Модуль вторичного источника питания

Полезная модель относится к области электротехники и предназначена для питания модулей, выполненных в едином конструктивном исполнении, с кондуктивным отводом тепла. Сущность полезной модели заключается в обеспечении стабилизации выходных напряжений и в обеспечении фильтрации импульсных помех. Указанный технический результат достигается тем, что модуль вторичного источника питания содержит три преобразователя напряжения, входной фильтр, схему защиты, компенсатор, схему управления и контроля, силовой ключ и датчик температуры.

Модуль вторичного источника питания (МВИП) относится к области электротехники и предназначен для питания модулей, выполненных в едином конструктивном исполнении, с кондуктивным отводом тепла.

Известен интеллектуальный источник питания (см. патент РФ 92210 на полезную модель, МПК G01F 1/00 (2006.01), опубл. 10.03.2010 г., по заявке 2009140427/22 от 02.11.2009 г. на «Интеллектуальный источник питания», патентообладатель Федеральное государственное унитарное предприятие «Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова»), который содержит входной фильтр, преобразователь напряжения, выходной фильтр, микроконтроллер, приемопередатчик интерфейса, входную положительную шину, выходную положительную шину, общую отрицательную шину.

Признаки аналога, совпадающие с признаками заявляемого технического решения, - входной фильтр, преобразователь напряжения.

Причиной, препятствующей достижению заявляемого технического результата, является недостаточная стабильность выходного напряжения при изменении входного напряжения.

Известен блок вторичного электропитания (см. патент РФ 2318290 на изобретение, МПК H02M 3/335 (2006.01), опубл. 27.02.2008 г., по заявке 2006137962/09 от 18.10.2006 г. на «Блок вторичного электропитания», патентообладатель Открытое акционерное общество «Российский институт радионавигации и времени», который содержит входные «плюсовой» и «минусовой» зажимы, предназначенные для подключения к шинам источника первичного электропитания, выходные «плюсовой» и «минусовой» зажимы, предназначенные для подключения к нагрузке, а также трансформатор, выпрямитель, сглаживающий фильтр, первый конденсатор, электронный ключ, управляющую цепь и электронный ограничитель тока.

Достоинством данного блока вторичного электропитания является то, что он обеспечивает ограничение выбросов тока, вызываемых кратковременными скачкообразными провалами напряжения на шинах источника первичного электропитания, возникающими в процессе работы блока в стационарном режиме.

Признаки аналога, совпадающие с признаками заявляемого технического решения - сглаживающий фильтр (в заявляемом техническом решении - это входной фильтр), электронный ключ (в заявляемом техническом решении - это силовой ключ).

Причиной, препятствующей достижению заявляемого технического результата, является недостаточная стабильность выходного напряжения при изменении входного напряжения.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту (см. патент РФ 106050 на полезную модель, МПК H02H 3/04 (2006.01), опубл. 27.06.2011 г., по заявке 2010146326/07 от 13.11.2010 г. на «Модуль вторичных источников питания», патентообладатель Открытое акционерное общество «Научно-конструкторское бюро вычислительных систем») является модуль вторичных источников питания, содержащий первый и второй преобразователи напряжения, схему защиты, схему аварийного отключения и индикаторы выходных напряжений.

Признаки аналога, совпадающие с признаками заявляемого технического решения, - первый и второй преобразователи напряжения, схема защиты.

Достоинством данного модуля вторичного источника питания является то, что он защищен от перемены полярности напряжения первичного питания.

Причинами, препятствующими достижению заявляемого технического результата, являются недостаточная стабильность выходного напряжения при изменении входного напряжения, проникновение импульсных помех, которые возникают при работе преобразователей в бортовой сети (далее - БС).

Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, заключается в обеспечении стабилизации выходных напряжений и в обеспечении фильтрации импульсных помех.

Технический результат, обеспечиваемый при реализации заявляемого технического решения, заключается в формировании вторичных напряжений «+3,3 В», «+5 В», «+12 В» и «-12 В» из первичного напряжения БС «+27 В» и в подавлении импульсов напряжения в цепи первичного напряжения, защите модуля от синфазных и дифференциальных помех сети за счет входного фильтра, а также в обеспечении контроля входных и выходных напряжений за счет схемы управления и контроля, в обеспечении повышения напряжения в момент снижения напряжения БС до «+12 В» за счет компенсатора, а также в обеспечении фильтрации импульсных помех, поступающих от модуля во внешнюю цепь питания.

Для достижения заявляемого технического результата в модуль вторичного источника питания, содержащий первый и второй преобразователи напряжения, схему защиты дополнительно введены третий преобразователь напряжения, силовой ключ, схема управления и контроля, компенсатор и датчик температуры, выход которого соединен с первым входом схемы управления и контроля, второй и третий входы которой соединены соответственно с выходом первого преобразователя напряжения и выходом силового ключа, четвертый и пятый входы схемы управления и контроля соединены соответственно с первым и вторым выходами третьего преобразователя напряжения, причем выход второго преобразователя напряжения соединен с первым входом силового ключа, первым входом третьего преобразователя и шестым входом схемы управления и контроля, первый, второй и третий выходы которой соединены соответственно со вторым входом третьего преобразователя напряжения, вторым входом силового ключа и первым входом первого преобразователя напряжения, причем выход компенсатора соединен со вторым входом первого преобразователя напряжения и входом второго преобразователя напряжения, причем входной фильтр через схему защиты соединен со входом компенсатора и седьмым входом схемы управления и контроля, причем выход первого преобразователя напряжения является первым выходом модуля вторичного источника питания, выход силового ключа является вторым выходом модуля вторичного источника питания, первый и второй выходы третьего преобразователя напряжения являются третьим и четвертым выходами модуля вторичного источника питания, которые соединены с четвертым и пятым входами схемы управления и контроля, восьмой вход которой является первым входом модуля вторичного источника питания, второй вход которого является входом входного фильтра.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором указаны: 1 - модуль вторичного источника питания (МВИП), 2 - первый преобразователь напряжения, 3 - второй преобразователь напряжения, 4 - третий преобразователь напряжения, 5 - силовой ключ, 6 - схема управления и контроля, 7 - датчик температуры, 8 - компенсатор, 9 - схема защиты, 10 - входной фильтр, первый 2₁ и второй 2₂ входы первого преобразователя напряжения 2, первый 4₁ и второй 4 ₂ входы и первый 4₃ и второй 4₄ выходы третьего 4 преобразователя напряжения, первый 5₁ и второй 5₂ входы силового ключа 5, первый 6₁ , второй 6₂, третий 6₃, четвертый 6 ₄, пятый 6₅, шестой 6₆, седьмой 6 ₇, восьмой 6₈ входы и первый 6₉, второй 6₁₀, третий 6₁₁ выходы схемы управления и контроля 6, первый 1₁, второй 1₂, третий 1₃, четвертый 1₄ выходы и первый 1 ₅, второй 1₆ входы МВИП 1.

Выход датчика температуры 7 соединен с первым 6₁ входом схемы управления и контроля 6, второй 6₂ и третий 6₃ входы которой соединены соответственно с выходом первого 2 преобразователя напряжения и выходом силового ключа 5, четвертый 6₄ и пятый 6₅ входы схемы управления и контроля 6 соединены соответственно с первым 4 ₃ и вторым 4₄ выходами третьего 4 преобразователя напряжения, причем выход второго 3 преобразователя напряжения соединен с первым 5₁ входом силового ключа 5, первым 4₁ входом третьего преобразователя 4 и шестым 6 ₆ входом схемы управления и контроля 6, первый 6₉ , второй 6₁₀ и третий 6₁₁ выходы которой соединены соответственно со вторым 4₂ входом третьего преобразователя 4 напряжения, вторым 5₂ входом силового ключа 5 и первым 2₁ входом первого 2 преобразователя напряжения, причем выход компенсатора 8 соединен со вторым 2 ₂ входом первого преобразователя 2 напряжения и входом второго 3 преобразователя напряжения, причем входной фильтр 10 через схему защиты 9 соединен со входом компенсатора 8 и седьмым 6₇ входом схемы управления и контроля 6, причем выход первого 2 преобразователя напряжения является первым 1₁ выходом модуля вторичного источника питания 1, выход силового ключа 5 является вторым 1₂ выходом модуля вторичного источника питания 1, первый 4₃ и второй 4₄ выходы третьего 4 преобразователя напряжения являются третьим 1₃ и четвертым 1₄ выходами модуля вторичного источника питания 1, которые соединены с четвертым 6₄ и пятым 6₅ входами схемы управления и контроля 6, восьмой 6₆ вход схемы управления и контроля 6 является первым 1₅ входом модуля вторичного источника питания 1, второй 1₆ вход модуля вторичного источника питания 1 является входом входного фильтра 10.

Устройство работает следующим образом: МВИП 1 преобразовывает первичное напряжение БС «+27 В» в выходные (вторичные) напряжения «+5 В», «+3,3 В», «+12 В» и «-12 В». МВИП 1 обеспечивает гальваническую развязку между цепями первичного и вторичного напряжений.

Напряжение БС поступает на входной фильтр 10, который ослабляет синфазные и дифференциальные помехи сети и препятствует проникновению импульсных помех, возникающих при работе первого 2, второго 3 и третьего 4 преобразователей в БС.

Сигнал включения подается на первый 15 вход МВИП 1 и на восьмой 6s вход схемы управления и контроля 6. Второй U вход МВИП 1 является входом входного фильтра 10 (питание МВИП 1).

После входного фильтра 10 напряжение питания проходит через схему защиты 9 от напряжения обратной полярности и от коротких импульсных бросков входного напряжения.

Компенсатор 8 обеспечивает повышение питающего напряжения в момент снижения напряжения БС до 12 В.

Напряжение питания поступает на первый 2 и второй 3 преобразователи, которые преобразуют напряжение БС во вторичные напряжения «+3,3 В» и «+5 В» с требуемой точностью и обеспечивают гальваническую развязку напряжения БС и выходных напряжений.

Датчик температуры 7 имеет тепловой контакт с корпусом МВИП 1 (на чертеже не показан) и регистрирует температуру корпуса МВИП 1. Если напряжение БС меньше 20 В, схема управления и контроля 6 вырабатывает сигналы управления, запрещающие работу преобразователей 2, 3 и силового ключа 5. Если напряжение БС находится в допустимых пределах и на входе I₆ МВИП 1 присутствует сигнал включения, схема управления и контроля 6 вырабатывает сигналы управления, разрешающие работу преобразователей 2, 3 и силового ключа 5. При этом нормальная работа МВИП 1 будет продолжаться при снижении напряжения БС до 12 В. При меньшем напряжении БС МВИП 1 будет отключен.

Схема управления и контроля 6 вырабатывает сигналы управления преобразователями 2, 3 и силового ключа 5.

Схема защиты 9 защищает МВИП 1 от высоковольтных бросков входного напряжения и изменения полярности напряжения входной сети.

Первый преобразователь 2, формирующий выходное напряжение «+3,3 В», имеет вход управления 2₁, на который поступает управляющий сигнал от схемы управления и контроля 6. Второй преобразователь 3, формирующий выходное напряжение «+5 В», управляющего входа не имеет и используется, в том числе, для питания схемы управления и контроля 6. От выхода 13 МВИП 1 напряжение «+5 В» отключается силовым ключом 5, предназначенным для коммутации силовой цепи, по выходу. Третий преобразователь 4 формирует из напряжения «+5 В» выходные напряжения «+12 В» и «-12 В». Первый 2 и второй 3 преобразователи обеспечивают гальваническую развязку между напряжением БС и выходными напряжениями.

Модуль вторичного источника питания, содержащий первый и второй преобразователи напряжения, схему защиты, отличающийся тем, что в него дополнительно введены третий преобразователь напряжения, силовой ключ, схема управления и контроля, компенсатор и датчик температуры, выход которого соединен с первым входом схемы управления и контроля, второй и третий входы которой соединены соответственно с выходом первого преобразователя напряжения и выходом силового ключа, четвертый и пятый входы схемы управления и контроля соединены соответственно с первым и вторым выходами третьего преобразователя напряжения, причем выход второго преобразователя напряжения соединен с первым входом силового ключа, первым входом третьего преобразователя и шестым входом схемы управления и контроля, первый, второй и третий выходы которой соединены соответственно со вторым входом третьего преобразователя напряжения, вторым входом силового ключа и первым входом первого преобразователя напряжения, причем выход компенсатора соединен со вторым входом первого преобразователя напряжения и входом второго преобразователя напряжения, причем входной фильтр через схему защиты соединен со входом компенсатора и седьмым входом схемы управления и контроля, причем выход первого преобразователя напряжения является первым выходом модуля вторичного источника питания, выход силового ключа является вторым выходом модуля вторичного источника питания, первый и второй выходы третьего преобразователя напряжения являются третьим и четвертым выходами модуля вторичного источника питания, которые соединены с четвертым и пятым входами схемы управления и контроля, восьмой вход которой является первым входом модуля вторичного источника питания, второй вход которого является входом входного фильтра.