Система вторичного электропитания

.Мокроусов8,8) Изо ке,тех ично ой а окраще ни ся наде сточникусковой вЬ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМпРи Гннт сссР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство ССС 21 1109723, кл . С 05 Р 1/569, 198Авторское свидетельство СССР В 1198503 клС 05 Р 1/577 198 СТЕМА ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОГ)ИТ ретение относится к электро- в частности к источникам о электропитания радиоэлектпаратуры, Цель изобретения е времени запуска и повыше- ности работы в установившемВ систему входят канальные 1-3 постоянного напряжения, источник 4 постоянного нап1471185 ряжения, узел 5 поочередного включения источников, элемент 17 И, элементы 18-20 ИЛИ, коммутаторы с коммутирующими элементами 21-23, вспомогательными диодами 24-26 и накопительными конденсаторами 27-29, узел включения коммутаторов с включающимиэлементами 30-32, развязывающие диоды33-35, блокирующие диоды 36, 41, блокопорного напряжения с опорным стабилитроном 42 и балластным резистором43, узел включения блока опорногонапряжения с ключом 44 и реле, имею"щим обмотку 45 и замыкающие контакты46, 47, датчики 48-50 напряжения,блоки 51-53 сравнения, При пуске сисИзобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при реализации электроснабжения радиоэлектронной аппаратуры. Целью изобретения является сокращение времени запуска и повышение .надежности работы в установившемся режимеНа фиг,1 представлена общая функ О циональная схема системы вторичного электропитания; на фиг.2 - функциональная схема узла поочередного включения источников, вариант.Система содержит однополярные ка нальные источники 1-3 постоянного напряжения, пусковой источник 4 постоянного напряжения, узел 5 пооче" редного включения источников с вход" ными выводами 6-12 и выходными выво дами 13-16 элемент И 17, элементы ИЛИ 18-20, коммутаторы с транзистор" ными коммутирующими элементами 21-23, вспомогательными диодами 24"26 и накопительными конденсаторами 2729, узел включения коммутаторов с транзисторными включающими элементами 30- 32, развязывающие диоды 33-35, блокирующие диоды 36-41, блок опорного напряжения с опорным стабилизатором 30 42 и балластным резистором 43, узел включения блоков опорного напряжения с транзисторным ключом 44 и реле, имеющим обмотку 45 и замыкающие контемы в работу поступление энергии вкаждую из канальных нагрузок 55-57осуществляется одновременно от одного из канальных источников 1-3 ипускового источника 4, а также отодного из накопительных конденсаторов 27-29, что .повышает скоростьвхождения системы в нормальное рабочее состояние. В установившемся режиме работы пусковой источник 4 обес-.печивает резерв и автоматическое замещение любого из канальных источников 1-3, вьппедшего из строя, а такжеподпитку нагрузок 55-57 при провалахнапряжения на потребителях. 1 з.п,ф-лы, 2 ил,1такты 46 и 4, потенциометрические датчики 48-50 напряжения, транзисторные блоки 51-53 сравнения.На общей схеме показаны также первичный источник 54 питания и ка-. нальные нагрузки 55-57, а для упрощения чертежа использованы обозначения узловых выводов 58-60.Питающий вход каждого из канальных источников 1-3 постоянного напряжения соединен с выводами для подключения первичного источника 54 питания, а управляющий вход - с одним.из выходов узла 5 поочередного включения источников (через один из выходных потенциальных выводов 13- 15). Питающий и управляющий входы пускового источника 4 постоянного напряжения соединены с выводами для подключения первичного источника 54 питания, а выход - с силовьпщ входами коммутаторов (с силовыми входами коммутирующих элементов 21-23 через вспомогательные диоды 24-26), первым входом элемента И 17, одним из входов узла 5 поочередного включения (через входной потенциальный вывод 12), сигнальным входом узла включения коммутаторов (сигнальными входами включающих элементов 30-32) и через контакт 47 реле узла включения блока опорного напряжения - с питающим входом последнего (с необъединенны 1471185ми выводами балластного резистора 43 и опорного стабилитрона 42).Управляющий вход каждого из ком" мутаторов (управляющий вход каждого из коммутирующих элементов 21-23) через один из элементов ИЛИ 18-20 соединен с управляющим входом одного из канальных источников 1-3 постоянного напряжения и с одной из выходных 10 цепей узла включения коммутаторов(с выходной цепью одного из включающих элементов 30-32), а выход - с выводами для подключения одной из канальных нагрузок 55-57. Выход каждо" 15 го из канальных источников 1-3 постоянного напряжения через один из развязывающих диодов 33-35 включен параллельно выходу одного из коммутаторов (выходу одного из коммутирующих 20 элементов 21-23). Выводы каждого из развязывающих диодов 33-35 соединены с двумя из входных выводов 6-11 узла 5 поочередного включения источников, Второй вход элемента И 17 подключен 25 . к выходу канального источника 3 постоянного напряжения, а выход - к входу узла включения блока опорного напряжения (к входу ключа 44, имеющего обмотку 45 реле в выходной цепи и эашунтированного контактом 46 реле).Входы датчиков 48-50 напряжения соединены с выходами канальных источников 1-3 постоянного напряжения. Сигнальный вход каждого из блоков 51-53 сравнения подключен к выходу одного из датчиков 48-50 напряжения, опорный вход - к выходу блока опорного напряжения .(к выводам опорного 40 стабилитрона 42), а выход - к одному из управляющих входов узла включения коммутаторов (к управляющему входу одного из включающих элементов 30- 32). Каждый из выходов узла включения 45 коммутаторов (выход каждого из включающих элементов 30-32) соединен с остальными выходами (с выходами остальных включающих элементов) через одну из групп блокирующих диодов 36-41. Одни обкладки накопительных конденсаторов 27-29 соединены с общими выводами вспомогательных диодов 24-26 и коммутирующих элементов 21- 23, а другие обкладки - с соответст 55 вующими выводами для подключения канальных нагрузок 55-57.Узел 5 поочередного включения источников содержит компараторы 6 1-67(дешифратор состояний счетчика 8),элементы ИЛИ 82 и 83, инверторы 84"87. Входы компараторов 6 1-67 являются входами данного узла. Выход компа-ратора 61 соединен с первыми входамиэлементов И 68, 7 1, выход компаратора62 - с вторым входом элемента И 68и через инвертор 84 - с вторым входом элемента,И 71, выход компаратора63 - с первыми входами элементов И69, 72, выход компаратора 64 - с вторым входом элемента И 69 и черезинвертор 85 - с вторым входом элемента И 72, выход компаратора 65 " спервыми входами элементов И 70, 73,выход компаратора 66 - с вторым входом элемента И 70 и через инвертор86 - с вторым входом элемента И 73,выход компаратора 67 - с входом формирователя 80 импульсов и через элемент 7 задержки - с первыми входамиэлементов И 74-76, Входы элементаИЛИ 82 подключены к выходам элементов И 68-70, а выход - к входу формирователя 79 импульсов. Входы элемента ИЛИ 83 соединены с выходами эле"ментов И 71-73, а выход через инвертор 87 - с вторыми входами элементовИ 75, 76. Первый выход формирователя8 1 адреса подключен к третьему входуэлемента И 68 и второму входу элемента И 74, второй выход - к третьимвходам элементов И 69, 75, третийвыход - к третьим входам элементовИ 70, 76, Выходы элементов И 74-76являются управляющими выходами данного узла, а выход элемента И 83выходом аварийного сигнала.1Система работает следующим образом.При подведении переменного напряжения к первичному источнику 54 питания на его выходе появляется постоянное напряжение, которое поступает на питающий и управляющий входы пускового источника 4 постоянного напряжения. При этом на его выходе через некоторый отрезок времени устанавливается номинальное значениевыходного напряжения, которое подается на силовые входы коммутаторов (на вспомогательные диоды 24-26) и на вход с выводом 12 узла 5 пооче" редного включения источников, На выходе последнего с выводом 13 появляется сигнал включения источника 1, который поступает на управляющий вход данного источника и одновременно на управляющий вход коммутатора с коммутирующим элементом 21, что обеспечивает подключение нагрузки 55 к пусковому источнику 4 и быстрое нарастание выходного напряжения на выходе источника 1.Включение нагрузки 55 осуществляется в достаточно благоприятных условиях, поскольку она подключается к источнику 4 с уже установившимся напряжением, а не с нулевым его значением, как в известных системах. Даже если выходное напряжение пускового источника 4 провалится в результате включения нагрузки 55, быстро нарастающее, выходное напряжение источни" ка 1, работающего в этот момент практически в режиме холостого хода,позволит источнику 4 быстро включиться в работу и преодолеть пусковой р ежим.Установление номинального значения напряжения на выходе источника 1и на нагрузке 55 контролируется через входные выводы 8, 11 узлом 5 поочередного включения источников,который при их появлении вырабатывает на выходе с выводом 14 сигналвключения источника 2 и коммутаторас коммутирующим элементом 22, В результате на выходе источника 2 и нанагрузке 56 также устанавливаютсяноминальные значения напряжений, очем поступает информация в узел 5через входные выводы 7, 10. В ответузел 5 через выход с выводом 15 выдает сигнал включения источника 3.и коммутатора с коммутирующим элементом 23, после чего номинальное напряжение устанавливается на выходеисточника 3 и на нагрузке 57. Свидетельствующие об этом сигналы поступают в узел 5 через входные выводы6, 9. После этого узел 5 снимаетсигнал включения с выхода с выво-дом 15,При завершении запуска системыканальные источники 1-3 и пусковойисточник 4 оказываются включенными, 45 50 55 Надежность функционирования системы вторичного электропитания может быть существенно повышена, если освободившийся после запуска системы пусковой источник 4 использовать в качестве резервного для подмены одного из канальных источников 1-3 при его отказе, На входы элемента И 17 после завершения пуска системы и включения источника 3 поступают сигналы от этого источника и от пускового источника 4, наличке которых приводит к срабатыванию узла включения блока опорного напряжения и, в частности, его реле. Последнее контактом 47 осуществляет подключение балластного резистора 43 и опорного стабиа коммутаторы - закрытыми, Очевидно,что время запуска системы в работув данном случае будет меньшим, чем.известных технических решениях.5Однако оно еще более уменьшается бла"годаря действию накопительных конденсаторов 27-29. Узел 5 вырабатываетсигнал включения каждого последующего канального источника только послеустановления номинального значениянапряжения на выходе предыдущего ка"нального источника и на его нагрузке.Если пусковой ток нагрузки велик,установление на ней номинальногоуровня напряжения после подключениякоммутатора в принципе может достигаться через значительный отрезоквремени, затрачиваемый на восстановление после провала выходного напря"жения пускового источника 4 и на достижение номинального уровня напряже"ния канальным источником,В предлагаемом техническом решении после включения пускового источника 4 накопительные конденсаторы27-29 заряжаются до уровня его выходного напряжения и сохраняют этот,заряд до момента включения соответствующих коммутаторов. При включениив работу любой из нагрузок энергияна ее вход поступает в первый отрезоквремени не только от пускового источника 4, но и от связанного с даннойнагрузкой накопительного конденсато"З 5 ра,что способствует уменьшению про-,вала напряжения на нагрузке и болеебыстрой передаче сигнала готовностив узел 5 для подготовки сигнала включения последующего канального источ 40ника. Это позволяет сократить и суммарное время запуска системы.литрона 42 к выходу пускового источника 4, При исчезновении напряженияна выходе любого из канальных источников 1-3 исче:ает напряжение и на5одном из датчиков 48-50, что приводит к включению одного из блоков51"53 сравнения, одного из включающихэлементов 30-32 узла включения коммутаторов и одного из коммутирующих 10элементов 21-23. В результате происходит обеспечение обесточенной канальной нагрузки энергией пусковогоисточника 4,Чтобы предотвратить одновременное 15включение нескольких коммутаторовв схеме предусмотрены диоды 36-41,образующие узел блокировки. Если,например, включен включающий элемент30, на входы других включающих эле"ментов 31 и 32 сигналы включенияпоступить уже не смогут, пока включающий элемент 30 не выключится,В случае, когда исчезает напряжение на выходе одного из канальных 25 источников 1-3, сигнал об этом поступает на один из вхоцов узла 5 (че" рез входные выводы.6-8), Узел 5 при этом вырабатывает и выдает (через выходной вывод 16) сигнал "Отсутствие резерва". Наличие такого сигнала позволяет принять соответствующие меры для обеспечения дальнейшей бесперебойной работы системы.Схема узла 5 поочередного включе" ния источников в соответствии с опиСанным алгоритмом работы обеспечивает необходимую последовательность операций пуска и функционирования системы.При включении системы в работу на выходе пускового источника 4 появля" ется напряжение, которое поступает на вход узла 5 с выводом 12, Когда это напряжение достигает номинально го значения, срабатывает компаратор 67 и выдает потенциальный сигнал на вход формирователя 80 импульсов. С выхода последнего к счетчику 78 подводится импульс переброса счетчика в нулевое состояние. Это состояние дешифрируется формирователем 8 1 адреса, с соответствующего выхода которого поступает сигнал на один из входов элемента И 74, На выходе указанного элемента сигнал появляется после прихода на его другой вход разрешающего сигнала с выхода элемента 77 задержки, обеспечивающего некоторое запаздывание передачи данных на выходы с выводами 13-15 послсвключения системы, Подобное запаздывание необходимо, чтобы произвестиправильную установку счетчика 78 иполучить требуемую последовательностьвключения источников 1-3,После подачи на выход узла 5 свыводом 13 сигнала включения источника 1 и установления номинальныхнапряжений на его выходе и на нагрузке 55 срабатывает пара компараторов61 и 62, установленных на входах свыводами 11, 8. Эти компараторы выдают сигналы на два входа элементаИ 68, на третий вход которого посту"пает сигнал с соответствующего выхода формирователя 81 адреса, С выходаэлемента И 68 сигнал через элементИЛИ 82 подводится к формирователю 79импульсов, который устанавливаетсчетчик 78 в состояние "1", Это состояние дешифрируется формирователем81 адреса и соответствующий сигналчерез элемент И 75 поступает на выход с выводом 14 для включения источника 2. Если при включении источника 1 напряжение на нагрузке 55появилось, а на выходе источникаотсутствует, на выходе компаратора62 сигнала не будет, инвертор 84 выдаст сигнал на элемент И 71 контроляаварийного состоянияЭтот сигналчерез элемент ИЛИ 83 поступит на выход с выводом 16, а на входах выходных элементов И 75 и 76 разрешающийсигнал от инвертора 87 будет отсутствовать. Запуск системы прекратитсядо устранения причины аварии,1Если аварийного состояния нет,с выхода узла 5 с выводом 14 сигналвключения источника 2 посылается всистему, в результате появляются напряжения на выходе источника 2 и нанагрузке 56, Это приводит к срабатыванию компараторов 63 и 64 и формированию формирователем 79 следующегосчетного импульса для счетчика 78,который переводится им в следующеесостояние. Формирователь 8 1 адресарасшифровывает новое состояние счетчика 78 и на выход с выводом 15 поступает сигнал включения источника 3,срабатывание которого контролируетсякомпараторами 65 и 66 через входныевыводы 9, 6. Компараторы 65 и 66 выдают сигнал через элемент И 70 наформирователь 79 и счетчик 78, пере1471185 5 10 15 20 25 50 55 водя последний в следующее состоя"ние, которое уже не дешифрируетсяформирователем 81 адреса, Сигнал свыхода с выводом 15 снимается, Запуск системы на этом завершается.В процессе включения каждый переходформирователя 81 от одного адресак другому сопровождается снятиемсигнала с того из элементов И 68-70,который оперировал с предыдущим адресом,Если в процессе функционированиясистемы отказывается один из канальных источников 1-3, то на одном извходов узла 5 с выводами 6-8 сигналисчезает. Это вызывает перевод одного из компараторов 62,64,66 в исхрдное состояние. Соответствующий сигналпоступает на один из элементов И 1"73 контроля аварийного состояния,связанных с компараторами 61,63,65напряжений нагрузок. Это означает,что в работу включился резервныйисточник 4 и резерва в системе больше нет. При этом соответствующий эле"мент И 71-.73 через элемент ИЛИ 83выдает сигнал аварии на выход с выводом 16, который исчезает только после устранения неисправности этогоканального источника,Таким образом, изобретение позволяет ускорить запуск системы, повысить ее надежность в установившемсярежиме и улучшить ее динамику. Формула изобретения 1, Система вторичного электропитания, содержащая и канальных источников постоянного напряжения, питаю" щий вход каждого из которых соединен с выводами для подключения первичного источника питания, а управляющий вход - с соответствующим выходом узла поочередного включения источников, выводы для подключения канальных нагрузок, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью сокращения времени запуска и повышения надежности рабо" ты в установившемся режиме, в нее введены пусковой источник постоянного напряжения, и элементов ИЛИ, элемент И, и коммутаторов, узел включения ; коммутаторов, и датчиков напряжения, блок опорного напряжения узап вклю чения блока опорного напряжения, и блоков сравнения, и развязывающихдиодов и и(и) блокирующих диодов,причемпитающий и управляющий входыпускового источника постоянного нап"ряжения соединены с выводами для подключения первичного источника питания, а выход - с силовыми входамикоммутаторов, первым входом элементаИ, одним из входов узла поочередноговключения источников, сигнальным вхо"дом узла включения коммутаторов ичерез узел включения блока опорногонапряжения - с питающим входом последнего, управляющий вход каждого из коммутаторов через соответствующий элемент ИЛИ соединен с управляющим входом соответствующего источника постоянного напряжения и с одной извыходных цепей узла включения коммутаторов, а выход - с выводами дляподключения соответствующей канальнойнагрузки, выход каждого из канальныхисточников постоянного напряжения че"рез один из развязывающих диодоввключен параллельно выходу соответствующего коммутатора, выводы каждогоиз развязывающих диодов соединены с соответствующими входными выводамиузла поочередного включения источников, второй вход элемента Йподключенк выходу и-го канального источникапостоянного напряжения, а выход - квходу узла включения блока опорногонапряжения, входы датчиков напряжениясоединены с выходами канальных источников постоянного напряжения, сигнальный вход каждого из блоков сравнения подключен к выходу соответствующего датчика напряжения, опорныйвход - к выходу блока опорного напряжения, а выход - к соответствующемууправляющему входу узла включениякоммутаторов, каждый из выходов которого соединен с остальными выходами через соответствующую группу блокирующих диодов.45 2, Система по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что каждый из коммутаторов снабжен вспомогательным диодом, включенным в цепь его силовоговхода последовательно с коммутирующимэлементом, и накопительным конденсатором, одна.из обкладок которого соединена с общим выводом вспомогательного диода и коммутирующего элемента,а другая обкладка - с соответствую"щим выводом для подключения канальнойнагрузки,1471185 Составитель Л.Морозовдактор А,Шандор Техред .Л.Олийнык, Корр ек Шекма ираж 78 одписно ГКНТ СССР роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина,10 аказ 1608/5НИИПИ Госуда твенного комитета по изобретениям и открытиям и 113035,. Москва, Ж-Э 5, Рауаская наб., д. 4/5