Многофазный параметрический стабилизатор напряжения постоянного тока

)5 С 05 Г 1/5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИЧЪТПО ИЭ 06 РЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯПРИ П 4 НТ СССР КС Иб П НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСК(54) МНОГОФАЗНЫЙ ПАРАМЕТРИСТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПОТОКА о СССР 1986СССР 1987. ЕС КИЙ ТОЯ ННОГО57) Изобретение отн ехнике, в частности ся к электрсточникам ания, Цель изобадежности рабо"ремонта беэя.Стабилизатор етения " повышен м обеспечения ты Изобретение хинке и пред вания при ре тносится к электр значено для испол изации вторичного адиоапек ктропитан паратуры. Целью изо повы- обесбретения является ости работы путем нта беэ отключени ш ие надеж ения рем бителя. На фиг, ьная схе на функционого парамет представ а многоф ал ени табилизат рического постоянно ункциона фиг,2 - ф тчика отказа,содержит (фиг е модули 1-4 импульсов (вток нальная схема даСтабилизаторпреобразонательньратор 3 тактовых генеон вторичного электропи отключения потребите СВИДЕТЕЛЬСТВУ содержит преобразовательные модули,генератор тактовых импульсов, управляемый делитель частоты, распределитель тактовых импульсов, блок логики переключения, формирователи ширины импульсон, датчики отказа, Вкаждый из последних входят двухполупериодный выпрямитель, блок допусконого контроля напряжения, триг герустановки, формирователи короткихимпульсов, При отказах и заменахмодулей автоматически изменяетсяпериод следонания тактовых импульсовс выхода угранляемого делителя частоты. Это предопределяет и изменениевременного сднига между процессамив модулях, Работоспособность обеспечивается при отказах всех, за исключеним двух, модулей, 2 ил. купности с опорным элементом), управляемый делитель 6 частоты с собствен но делителем 7 частоты, состоящим из счетчиков-делителей 8-10, двухнходовыми элементами И 11-13, днухвходовыми элементами И 14 и 15, четырехнходовым элементом И 16, первым четырехнходоным элементом ИЛИ 17, вторым четырехвходовым элементом ИЛИ 18, триггером 19 управления сдвигом и регистром 20 сдвига, распределитель 21 тактоных импульсон блок 22 логики. переключения (совокупность ячеек с элементами И, ИЛИ,НЕ), предотвращающий пуск отказывающих преобразонательных модулей, формирователи 23-26 ширины импульсов, датчики 27 162805730 30 отказа с выходами 31.1-34.1, 31,2" 34.2, 31.3-34.3, 31.4-34.4.Каждый иэ датчиков 27"30 отказа включает дв ухполупе риодный ныпрями" тель 35 (фиг.2), блок 36 доцускового5 контроля напряжения, триггер 37 установки, формирователи 38.и 39 коротких импульсов.и кнопку 40 установки.Преобразовательные модули 1-40 включень 1 параллельно между выводами для подключения первичного источника питания и нагрузки (не показаны). Каждый из преобразовательных модулей 1-4 состоит из последовательно соеди" 15 ненных ключевого элемента и ЖС- фильтраВход делителя 7 частоты подключен к выходу генератора 5 тактовьж импульсов, Первые входы элементон И 11-13 соединены с соответствующими выходами делителя 7 частоты. Выходы регистра 20 сдвига подключены к вторым входам элементов И 11-13. Входы элемента ИЛИ 14 соединены с выходами элементов И 11- 13. Тактирующий вход 25 распределителя 21 тактовых импульсов подключен к выходу элемента ИЛИ 14. Входы формирователей 23-26 ширины имгульсон соединены с соответствующими выходами распределителя ,21 тактовых импульсов, а выходы - с управляющими входами преобразовательных модулей 1-4. Каждый из датчиков 27-30 отказа первым выходом (31.1- 34.1) через блок 22 логики переключения подключен к соответствующему35 управляющему нходу распределителя 21 тактовых импульсов, вторым выходом (31.2-34,2) соединен с одним из входов элемента ИЛИ 17. Вход двухполупериодного выпрямителя 35 соединен с сигнальным выходом одного из преоб 1.азовательных модулей 1-4, Вход блока 36 долускового контроля напряжения подключен к выходу выпрямителя 35, Выход формирователя 38 коротких импульсон является вторым выходом (31.2-342) датчиков 27-30 отказа, Входы элемента 16 Ии элемента 18 ИЛИ соединены с третьими (31,3-34,3) и четвер-,0 тыми (31.4-34,4) выходами датчиков 27- 30 отказа, Входы элемента ИЛИ 15 подключены к выходам элементов ИЛИ 17 и 18, а выход -к тактирующему входу регистра 20 сдвига. Тактирующий вход35 триггера 19 управления сдвигом соединен с выходом элемента ИЛИ 17, установочный вход -с ныходом элемента И 16, а выходы - с управляющими входами регистра 20 сдвига. Тактирующий входтриггера 37 установки и вход формирователя 38 коротких импульсов подключены к выходу блока 36 допусковогоконтроля напряжения, Вход формирователя 39 коротких импульсов соединен сс инверсным выходом триггера 37 установки. Первым выходом (31.1-34.1)датчиков 27-30 отказа является прямойвыход триггера 37 установки, третьимвыходом (31,3-34,3) - выход формирователя 39 коротких импульсов, а четвертым выходом (31.4-34.4)-установочный вход триггера 37 установки.Частота Е генератора 5 тактовыхимпульсон определяется соотношениемЕ и1где Г- частота переключения ключевых транзисторов модулей1-4,Например, для схемы с числом модулей и = 4 й. 24 Г,Коэффициент деления 1-го из счетчиков-делителей 8-10иКи - 1+ 1Для данной схемы при п = 4 коэффициенты деления счетчиков"делителей8-10 соответственно равны Кб = 6;КЯч - 81 КЭ 1 оФункционирование устройства рассматривается призапуске и работе стабилизатора совсеми исправными модулями 1-4;работе стабилизатора при отказеодного или нескольких модулей 1-4;ремонте с заменой модулей 1-4 вовремя работы без отключения потребителя,Подготовка устройства к запускуосуществляется следующим образом,В исходном состоянии уровень напряжения на выходе блока 36 допускового контроля каждого из датчиков 2730 отказа равен напряжению логического нуля, Триггеры 37 кратковременным нажатием кнопок 40 переводятся вединичное состояние, На выходах 31.134.1 появляется напряжение с уровнемлогической единицы, которое сохраняется до момента отказа данного модуля.Через устаноночный вход (не показан)триггер 19 устанавлинается н состояние, когда на его прямом выходе Я и,следовательно, на управляющем входесдвига вправо ЯК регистра 20 появляется логическая единица, а на инверсном выходе Я (на упранлнющем входесдвига влево БЬ) - напряжение логического нуля. На входах последова"тельной записи РК регистра 20 устанавливается логическая единица,на входе РЬ - логический нуль (нафиг.1 входы РК и РЬ не показаны),При подаче логического нуля на входсброса К (не показан) на всех выходах регистра 20 появляется логический нуль. При подаче через элемент ИЛИ 15 на тактирующий вход Срегистра 20 импульса положительнойполярности последний переходит в состояние, когда на его первом выходепоявляется логическая единица, а наостальных выходах сохраняется логический нуль. Последующей установкойна входе РК логического нуля рецистр20 подготовлен к сдвигу напряжениялогической единицы по фронту положительного тактового импульса вправо,т.е, в сторону возрастания номероввыходов (при логической единице навходе ЗК и логическом нуле на входеВЬ) и влево (при логической динипена входе БЬ и логическом нуле нпвходе БК).При включении генератора 5 тактовые импульсы поступают на входы счетчиков-делителей 8-10, которые делягчастоту следования тактовых импульсовв соответствующее число раз, Поскольку напряжение логической единицыимеется лишь на входе элемента И 11,на вход распределителя 21 поступаюттактовые импульсы только со счетчикп18 с периодом повторения Т/4,Поступившие на вход ряс рсделителя 21 импульсы распределяются цо соответствующим формирователям 23-26 ширины импульсов с временным сдвигом 2Т/4. При запуске каждого из модулей 1-4 на выходах блоков 36 допускового контроли напряжения датчиков 27-30 отказа появляется напряжение с уровнем логической единицы,поступающее на тактовый вход триггера 19, при этом подтверждается его еди" ничное состояние,При отказах модулей 1-4 устройство работает следующим образом.Отказ элементов силовой части одного из модулей 1-4, например модуля 2, вызывает изменение напряжения на выходе блока 36 допускового контроля напряжения датчика 28 отказа от уровня логической единицы до уровня логического нуля, при этом спад импульса на входе С триггера 19 вызы"нает переход триггера 19 в нулевоесостояние (на выходе Ц - логический 5нуль, на выходе Ч - логическая единица). Датчик 28 отказа по выходу32. переходит в нулевое состояние, аформирователь 39 коротких импульсовпо выходу 32.3 генерируют короткий О импульс напряжения с уровнем логической единицы. Импульс через элементИЛИ 18 и 15 поступает на тактирующийвход регистра 20 и своим фронтом осуществляет сдвиг логической единицы 5 вправо Сс первого на второй вывод).Так как на вход распределителя21 поступают импульсы со счетчикаделителя 9, имеющего коэффициент депения для данной схемы равный вось 1ми, то период следования тактовыхимпульсов составит Т/3 Распределитель 21 и блок 22 логики переключенияраспределяют импульсы последовательно 25по модулям 1-4, минуя отказавший модульСледовательно, при отказе одного модуля период переключения ключевого транзистора модуля сохраняется,но временный сцвиг между процессамив модулях изменяется и становитсяравным: С = Т/3лПри отказе еще одного модуля, например модуля 4, датчик 30 отказаданного модуля по выходу 34.1 переходит в нулевое состояние, а по вы ходу 34.1 генерирует короткий импульс.Фронтом импульса осуществляется сдвиглогической единицы с второго на третий выход регистра 20, при этом импульсы на таактирунший вход распредели теля 21 поступают со счетчика-делителя 10. Так как коэффициент делениясчетчика-делителя О равен 12, топериод следования тактовых импульсовсоставляет Т/2. Распределитель 21 иблок 22 логики переключения распределяют тактовые импульсы только по двумработоспособным модулям 1 и 4, частота переключений ключевых транэисторон модулей 1 и 4 не изменяется,Ремонт устройства заменой отказавших модулей 1-4 исправными без отключения потребителя осуществляется следующим образом.После замены отказавшего модуля 55 2 на исправнгй кратковременным нажатием кнопки 40 триггер 37 датчика38 отказа переводится в единичное состояние (на выходе Ц - логическая еди 1628057ница). На его выходе 32.1 появляетсянапряжение логической единицы, поступающее на вход блока 22 логики переккочения и разрешающее подключение5к распределителю 21 модуля 2. Одновременно на выходе 32,4 появляется импульс отрицательной полярности в нажатом состоянии кнопки 40 уровень напряжения ца выходе 32.4 равен логи- О ческому нулю). Так как на соответствующем входе элемента И 16 появляется логический нуль при логической единице при остальных входах, на выходе данного элемента И имеет место логический нуль. При поступлении логического нуля ца установочный вход К триггер 19 изменяет состояние на противоположное 1,ца выходе Ц - логический нуль, на выходе ( - логическая единица).Уровни напряжений на входах.БК и ЯЬ регистра 20 изменяются (ца входе ЯЕ - логический нуль, на входе 81. - логическая единица), при этом регистр 25 20 подготовлен для сдвига логической единицы (в сторону уменьшения номеров выходов).Очередной тактовый импульс, посту" пающий на модуль 2, включает модуль30 На выходе блока 36 допускового контроля напряжения датчика 28 отказа появляется напряжение логической единицы, поступающее ца вход С триггера 37 и на вход формирователя 38 коротких импульсов. Триггер 37 не меняет своего состояния, а формирователь 38 генерирует по выходу 32,2 короткий импульс с уровнем логической единицы, Импульс через элемент ИЛИ 40 17 поступает на вход С триггера 19 и через элемент ИЛИ 15 на вход С регистра 20, Фронтом этого импульса осуществляется сдвиг логической единицы влево (с третьего выхода на второй). 45 При этом тактовые импульсы поступают на вход распределителя 21 со счетчика-делителя 9 через элемент И 12. Поскольку период поступления тактовых импульсов равен Т/3 при трех работаю щих модулях, период переключения ключевых транзисторов модулей сохраняется. Спадом того же короткого импульса формирователя 38, поступившего ца вход С триггера 9, последний переключается в исходное состоядие (на выходе С - логическая единица, ца выходе Я - логический нуль), готовя регистр 20 к сдвигу вправо. Замена второго отказавшего модуля,н данном случае модуля 4, и ввод егов работу происходят аналогично, приэтом осущестнляется сдвиг логической единицы с второго на первый выходрегистра 20, Тактовые импульсы нараспределитель 2 поступают со счетчика-делителя 8 с периодом поступления Т/4, сохраняя при этом периодпереключения ключевых транзисторовмодулей неизменным.Схема может быть распространенана и модулей многофазного параметрического стабилизатора,Таким образом, изобретение обеспечивает работоспособность устройствапри отказах всех, за исключениемдвух, модулей и его ремонт заменойца исправные модуги без отключенияпотребителя, Ремонт может быть осуществлен заменоц всех или толькочасти отказавших модулей,Формула изобретенияМногофазный параметрический стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий и включенных парал" лельно между выводами для подключения первичного источника питания и нагрузки преобразовательных модулей, каждый из которых состоит из последовательно соединенных ключевого элемента и ПЬС-фильтра, упранляемый делитель частоты с собственно делителем частоты, вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, иднухвходовыми элементами И, первые входы которых соединены с соответствующими выходами делителя частоты, регистром сдвига выходы которого подключены к вторым входам двухнходоных элементов И, (и-) -входовым элементом ИЛИ, входы которого соединены с выходами двухнходовых элементов И, и первым инходовым элементом ИЛИ, распределитель тактовых импульсов, тактирующий вход которого подключен к выходу (и)-входоного элемента ИЛИ управляемого делителя частоты, и формирователеи ширины импульсов, входы которых соединены с соответствующими выходами распределителя тактовых импульсов, а выходы - с управляющимы входами соответствующих преобразона тельных модулей, и датчиков отказа каждый из которых первым выходомчерез блок логики переключения, предотвращающий пуск отказывающих прербразовательных модулей, подклю-; чен к соответствующему управляющему входу распределителя тактовых импуль 5 сов, вторым выходом соединен с одним из входов первого и-входового эле" мента ИЛИ управляемого делителя частоты и выполнен с двухполупериодным выпрямителем, соединенным входом с сигнальным выходом соответствующего преобразователя модуля, блоком допускового контроля напряжения, подключенным входом к выходу выпрямителя, и первым формнрова 1 елем коротких импульсов, выход которого использован в качестве второго выхода датчика, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности работы путем обеспечения ремонта беэ отключения потребителя, в управляемый делитель частоты введены и-входовой элемент И, второй и-нходовой элемент ИЛИ, трехвходовой эле мент ИЛИ и триггер управления сдвигом, а каждый датчик отказа снабжен триггером установки и вторым фориифоеа телем коротких импульсов причем входы и-входового элемента И и второгои-входового элемента ИЛИ управляемогоделителя частоты соединены с третьими и четвертыми выходами датчиков.отказа, входы трехвхрдового элементаИЛИ подключены к выходам первого ивторого и-входовых элементов ИЛИ авыход - к тактирующему входу регистра сдвига, тактирующий вход триггерауправления сдвигом соединен с выходомпервого п-входового элемента ИЛИ,установочный вход - с управляющимивходами регистра сдвига, в каждомдатчике отказа тактирующий вход триггера установки и вход первого формирователя коротких импульсов подключены к выходу блока допускового контроля напряжения, вход второго формирователя коротких импульсов соединенс инверсным выходом триггера установки, первым выходом датчика использован прямой выход триггера установки,третьим выходом - выход второго формирователя коротких импульсов, а четвсртым выходом " установочный входтриггера установки.628057 Ъъ 4 Мь фе Ффф 44 мэ Ъва мэ,ЩИ Составитель Л.МороэоРедактор А.Лепнина Техред А.Кравчук ектор Н.Ревск аэ 341 ам 46 дпнсное ри ГКНТ ССС Государ В ям и наб венного комитета по изобрет 113035, Москва, Ж, Раушс рытия . 4/5 Гагарина, 10 иэводственно-издательский комбинат Патент", г. Уигоро