Импульсный источник вторичного электропитания усилителя мощности беспилотного летательного аппарата
Полезная модель относится к радиотехнике, а именно к импульсным источникам вторичного электропитания, например усилителя мощности беспилотного летательного аппарата и может быть использована в радиосвязи, радиолокации и других областях техники. Сущность полезной модели заключается в том, что в импульсном источнике вторичного электропитания усилителя мощности (УМ) беспилотного летательного аппарата (БПЛА), содержащим сглаживающее устройство первичной цепи (ПЦ), состоящее из керамических помехоподавляющих и фильтрующих конденсаторов с малыми потерями, силовые ключи, изолирующий силовой трансформатор (ИСТ), демпферный узел, включенный параллельно первичной обмотки ИСТ, выпрямитель, сглаживающее устройство вторичной цепи (ВЦ), состоящее из дросселя и параллельно включенных керамических сглаживающих конденсаторов с малыми потерями, управляемый импульсный генератор (УИГ), компаратор, источник опорного напряжения (ИОН) и импульсный разделительный трансформатор (ИРТ) для развязки с первичной питающей сетью (ППС), при этом его первичная обмотка подключена к УИГ, а вторичная - к силовым ключам, в состав введены устройство измерения выходного напряжения непосредственно на входе питания УМ для исключения падения напряжения на соединительных проводниках, и устройство защиты (УЗ) от короткого замыкания, перегрузки или перегрева с гальванически изолированным сигнализатором и модулем автоматического восстановления работоспособности (МАВР) Технический результат заключается в повышении надежности и расширении функциональных возможностей.
Полезная модель относится к радиотехнике, а именно к импульсным источникам вторичного электропитания, например усилителя мощности беспилотного летательного аппарата и может быть использована в радиосвязи, радиолокации и других областях техники.
За прототип выбран импульсный источник питания для светодиодов по патенту РФ 
119186, 2012 г., МПК8 Н02М 7/00, опубл. 07.02.2012 г.
Устройство-прототип содержит сглаживающее устройство первичной цепи (ПЦ), состоящее из помехоподавляющих и фильтрующих конденсаторов и предохранителя, изолирующий силовой трансформатор (ИСТ), силовые ключи, демпферный узел, выпрямитель, сглаживающее устройство вторичной цепи (ВЦ), состоящее из дросселя и параллельно включенных сглаживающих конденсаторов, управляемый импульсный генератор (УИГ), компаратор, источник опорного напряжения (ИОН) и импульсный разделительный трансформатор (ИРТ).
Недостатками устройства-прототипа являются малая надежность из-за невозможности контроля напряжения и выполнения устройства защиты от короткого замыкания, перегрузки или перегрева в виде предохранителя, что неприемлемо для БПЛА, а также отсутствие возможности сигнализации в случае наступления указанных сбоев и восстановления работоспособности, и низкая функциональность из-за невозможности увеличения выходной мощности путем подключения нескольких однотипных источников питания, а также кратковременного увеличения напряжения.
Решаемой задачей является повышение надежности и расширения функциональных возможностей.
Сущность полезной модели заключается в том, что в импульсном источнике вторичного электропитания усилителя мощности (УМ) беспилотного летательного аппарата (БПЛА), содержащим сглаживающее устройство первичной цепи (ПЦ), состоящее из керамических помехоподавляющих и фильтрующих конденсаторов с малыми потерями, силовые ключи, изолирующий силовой трансформатор (ИСТ), демпферный узел, включенный параллельно первичной обмотки ИСТ, выпрямитель, сглаживающее устройство вторичной цепи (ВЦ), состоящее из дросселя и параллельно включенных керамических сглаживающих конденсаторов с малыми потерями, управляемый импульсный генератор (УИГ), компаратор, источник опорного напряжения (ИОН) и импульсный разделительный трансформатор (ИРТ) для развязки с первичной питающей сетью (ППС), при этом его первичная обмотка подключена к УИГ, а вторичная - к силовым ключам, в состав введены устройство измерения выходного напряжения непосредственно на входе питания УМ для исключения падения напряжения на соединительных проводниках, и устройство защиты (УЗ) от короткого замыкания, перегрузки или перегрева с гальванически изолированным сигнализатором и модулем автоматического восстановления работоспособности (МАВР), при этом напряжение от ППС поступает на помехоподавляющие и фильтрующие конденсаторы сглаживающего устройства ПЦ, и через силовые ключи и демпферный узел - на ИСТ, затем преобразованное в ИСТ напряжение через выпрямитель поступает на дроссель и керамические сглаживающие конденсаторы сглаживающего устройства ВЦ и далее на вход УМ, одновременно с этим напряжение со входа УМ поступает на УКН и первый вход компаратора, на второй вход, которого поступает напряжение от ИОН, где происходит сравнение этих напряжений и выработка соответствующего сигнала, с выхода компаратора этот сигнал поступает на УИГ, где генерируются импульсы заданной ширины, после чего эти импульсы поступают на ИРТ, где и происходит гальваническая развязка с ППС и далее на силовые ключи для управления ими, в случае возникновения короткого замыкания, перегрузки или перегрева, УКН через сигнализатор УЗ выдает соответствующую команду, а МАВР принимает меры к восстановлению работоспособности импульсного источника через ИРТ.
Кроме того, в вариантах источника в состав дополнительно введены шина управления и подключения, по меньшей мере, двух однотипных источников питания для увеличения, при необходимости, выходной мощности, и устройство повышения напряжения (УПН) для кратковременного увеличения, при необходимости, напряжения, по команде формирователя управляющих сигналов (ФУС) УМ.
Сущность полезной модели поясняется структурной схемой, где:
1 - помехоподавляющие конденсаторы;
2 - фильтрующие конденсаторы;
3 - силовые ключи;
4 - демпферный узел;
5 - изолирующий силовой трансформатор (ИСТ);
6 - выпрямитель;
7 - дроссель;
8 - сглаживающие конденсаторы;
9 - устройство контроля напряжения (УКН);
10 - компаратор;
11 - источник опорного напряжения (ИОН);
12 - управляемый импульсный генератор (УИГ);
13 - импульсный разделительный трансформатор (ИРТ);
14 - сигнализатор;
15 - модуль автоматического восстановления работоспособности (МАВР);
16 - шина управления и подключения (ШУП);
17 - устройство повышения напряжения (УПВ).
Заявляемый импульсный источник вторичного электропитания усилителя мощности (УМ) беспилотного летательного аппарата (БПЛА) работает следующим образом.
Напряжение от первичной питающей сети* (ППС, *) на схеме не показана, здесь и далее) поступает на помехоподавляющие конденсаторы 1 и фильтрующие конденсаторы 2 сглаживающего устройства ПЦ** (**) на схеме не обозначено, здесь и далее), и через силовые ключи 3 и демпфирующий узел 4 - на ИСТ 5, затем преобразованное в ИСТ 5 напряжение через выпрямитель 6 поступает на дроссель 7 и сглаживающие конденсаторы 8 сглаживающего устройства ВЦ** и далее на вход УМ*, одновременно с этим напряжение со входа УМ* поступает на УКН 9 и первый вход** компаратора 10, на второй вход**, которого поступает напряжение от ИОН 11, в компараторе 10 происходит сравнение этих напряжений и выработка соответствующего сигнала, с выхода** компаратора 10 этот сигнал поступает на УИГ 12, где генерируются импульсы заданной ширины, после чего эти импульсы поступают на ИРТ 13, где и происходит гальваническая развязка с ППС* и далее на силовые ключи 3 для управления ими, в случае возникновения короткого замыкания, перегрузки или перегрева, УКН 9 через сигнализатор 14 УЗ** выдает соответствующую команду, а МАВР 15 УЗ** принимает меры к восстановлению работоспособности источника через ИРТ 12, для увеличения выходной мощности источника к ШУП 16 подключают, по меньшей мере, два однотипных источника питания*, а для кратковременного увеличения напряжения используют УПВ 17, работающее по команде ФУС* УМ*.
Технический результат заключается в повышении надежности и расширении функциональных возможностей.
Указанный технический результат достигается совокупностью отличительных признаков, а именно введением устройства измерения выходного напряжения непосредственно на входе питания УМ, устройства защиты (УЗ) от короткого замыкания, перегрузки или перегрева с гальванически изолированным сигнализатором и модулем автоматического восстановления работоспособности (МАВР), а также шины управления и подключения (ШУП) однотипных источников питания и устройства повышения напряжения (УПВ).
Представленные описание и структурная схема заявляемого источника вторичного электропитания позволяют, используя известные в приборостроении материалы, технологии и покупные радиоэлектронные изделия, изготовить его промышленным способом и использовать в радиосвязи, радиолокации и других областях техники, для питания различных устройств, например усилителя мощности (УМ) беспилотного летательного аппарата (БПЛА).
1. Импульсный источник вторичного электропитания усилителя мощности (УМ) беспилотного летательного аппарата (БПЛА), содержащий сглаживающее устройство первичной цепи (ПЦ), состоящее из помехоподавляющих и фильтрующих конденсаторов, силовые ключи, демпферный узел, изолирующий силовой трансформатор (ИСТ), выпрямитель, сглаживающее устройство вторичной цепи (ВЦ), состоящее из дросселя и параллельно включенных сглаживающих конденсаторов, управляемый импульсный генератор (УИГ), источник опорного напряжения (ИОН) и импульсный разделительный трансформатор (ИРТ) для развязки с первичной питающей сетью (ППС), при этом его первичная обмотка подключена к УИГ, а вторичная - к силовым ключам, отличающийся тем, что в состав введены устройство измерения выходного напряжения непосредственно на входе питания УМ, и устройство защиты (УЗ) от короткого замыкания, перегрузки или перегрева с гальванически изолированным сигнализатором и модулем автоматического восстановления работоспособности (МАВР),
при этом напряжение от ППС поступает на помехоподавляющие и фильтрующие конденсаторы сглаживающего устройства ПЦ и через силовые ключи и демпферный узел - на ИСТ, затем преобразованное в ИСТ напряжение через выпрямитель поступает на дроссель и сглаживающие конденсаторы сглаживающего устройства ВЦ и далее на вход УМ, одновременно с этим напряжение со входа УМ поступает на УКН и первый вход компаратора, на второй вход которого поступает напряжение от ИОН, в компараторе происходит сравнение этих напряжений и выработка соответствующего сигнала, с выхода компаратора этот сигнал поступает на УИГ, где генерируются импульсы заданной ширины, после чего эти импульсы поступают на ИРТ, где и происходит гальваническая развязка с ППС и далее на силовые ключи для управления ими,
в случае возникновения короткого замыкания, перегрузки или перегрева, сигнализатор УЗ выдает соответствующую команду, а МАВР принимает меры к восстановлению работоспособности импульсного источника.
2. Источник по п.1, отличающийся тем, что в состав дополнительно введена шина управления и подключения, по меньшей мере, двух однотипных источников питания для увеличения, при необходимости, выходной мощности.
3. Источник по п.1, отличающийся тем, что в состав дополнительно введено устройство повышения напряжения для кратковременного увеличения, при необходимости, напряжения, по команде формирователя управляющих сигналов УМ.
