Устройство защиты источника бесперебойного питания

Устройство защиты источника бесперебойного питания относится к области электротехники и может быть использовано в автоматизированных комплексах связи. Достигаемым техническим решением является повышение надежности работы устройства при перегрузках и коротких замыканиях, за счет введения бесконтактной схемы защиты. Схема защиты состоит из системы управления (СУ), узла контроля сетевого напряжения (УКСН), узла контроля выходного тока (УКВТ), а также транзисторного ключа (КЛ), при этом система управления первым входом соединена с источником вторичного питания (ИВП), вторым входом с узлом контроля сетевого напряжения (УКСН), третьим входом с узлом контроля выходного тока (УКВТ) и четвертым входом с транзисторным ключом (КЛ), который в свою очередь первым входом соединен с ИВП и УКСН, а выход КЛ соединен с выходным фильтром и УКВТ. 1 ил.

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к технике электропитания средств связи, и может быть использована в автоматизированных комплексах связи.

Широкое внедрение транзисторных стабилизаторов постоянного напряжения в аппаратуру связи особенно остро поставило вопрос повышения надежности их работы с учетом возможности возникновения аварийных режимов. Короткое замыкание в устройстве, потребляющем электроэнергию, приводит к перегрузке стабилизатора по току. При выходе из строя радиоэлектронных элементов стабилизатора возможно увеличение напряжения на его выходе до уровня напряжения на входе. Известно, что современные полупроводниковые приборы обладают высокими показателями, но весьма чувствительны к перегрузкам по напряжению и току. Поэтому в случае аварии стабилизатора, приводящего к увеличению напряжения на его выходе, как правило, выходит из строя и устройство, потребляющее энергию. Современный источник вторичного электропитания, в том числе и стабилизатор напряжения, должен иметь устройство автоматической защиты, предназначенное для защиты элементов стабилизатора при перегрузке по току за счет аварии в устройстве, потребляющем энергию, а также элементов устройства, потребляющего энергию при перенапряжении на выходе стабилизатора за счет аварии в нем.

Известны различные устройства для питания и защиты аппаратуры связи. Так например, патент РФ на изобретение №2013876 от 30.05.1994 г., патент РФ на изобретение №2087997 от 20.08.1997 г. Известен также и патент на полезную модель №49403 от 10.11.2005 г «Устройство гарантированного электропитания аппаратуры связи», содержащее источник вторичного питания, накопитель энергии, управляемые коммутаторы, нагрузку, входные

и выходные фильтры, плавкие предохранители и электромагнитные реле. Однако ни плавкие предохранители, ни электромагнитные реле не могут оперативно защитить транзисторную аппаратуру ввиду большой инерционности их работы.

Наиболее полно эту задачу можно решить путем применения бесконтактного устройства защиты, выполненного на полупроводниковых приборах.

Целью полезной модели является повышение надежности работы устройства при перегрузках за счет применения бесконтактной схемы защиты.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, состоящее из источника вторичного питания, накопителя энергии, нагрузки, выходного фильтра дополнительно введена схема защиты от перенапряжения и короткого замыкания, состоящее из системы управления, узла контроля сетевого напряжения и узла контроля выходного тока, а также транзисторного ключа, при этом система управления первым входом соединена с источником вторичного питания (ИВП), вторым входом с узлом контроля сетевого напряжения (УКСН), третьим входом с узлом контроля выходного тока (УКВТ) и четвертым входом с транзисторным ключом (КЛ), который в свою очередь первым входом соединен с ИВП и УКСН, а выход КЛ соединен с выходным фильтром и УКВТ.

Структурная схема устройства изображена на фиг.В соответствии с ней устройство состоит из следующих функциональных узлов:

1 - источник вторичного питания (ИВП), обеспечивает питающим напряжением 12В все узлы устройства;

2 - быстродействующий транзисторный ключ (КЛ), служит для коммутации первичной сети;

3 - система управления преобразователем (СУ), обеспечивает формирование импульсов управления и управляет ключом и выдает сигналы;

4 - узел контроля сетевого напряжения (УКСН), выдает в СУ информацию о состоянии сети, осуществляет дополнительный контроль;

5 - узел контроля выходного тока (УКВТ), выдает в СУ сигнал, пропорциональный нагрузке, для контроля выходной мощности и защиты устройства от перегрузки;

6 - фильтр выходной (Ф вых.), помехо-подавляющий П-образный LC-фильтр, подавляет помехи в диапазоне 10 кГц - 100 МГц и высоковольтные выбросы и уменьшает амплитуду пускового тока.

Работа устройства происходит следующим образом.

Напряжение первичной сети Uc поступает на источник вторичного питания 1, который обеспечивает питанием все узлы устройства.

Если сетевое напряжение не превышает 250 В, то по сигналу от системы управления 3, отпирается быстродействующий транзисторный ключ 2, и сетевое напряжение через выходной фильтр 6 поступает на нагрузку (˜Uвых.).

Если сетевое напряжение выходит за указанные выше пределы, то система управления 3 запирает быстродействующий транзисторный ключ 2, обеспечивая нагрузку.

При этом на лицевой панели устройства защиты высвечивается мигающий индикатор «Авария сети» и включается прерывистый звуковой сигнал.

При восстановлении сетевого напряжения отпирается КЛ, сетевое напряжение подается на выход устройства защиты. Для снятия сигнала «Авария сети» и отключения звукового сигнала необходимо нажать кнопку «Сброс».

Величина выходного тока устройства защиты контролируется УКВТ 5. При перегрузке или коротком замыкании устройство защиты отключается и на лицевой панели УЗ высвечивается индикатор «Перегрузка».

В настоящее время в автоматизированных комплексах связи все больше и больше используются программно-аппаратные средства. Однако их работа зависит от стабильности параметров электропитания. Особенно неприятным

являются короткое замыкание или перегрузка сети. Поэтому при разработке новых комплексов связи, где система управления средствами комплекса базируется на программных методах управления предлагаемая схема защиты источника электропитания позволяет обеспечить качественную защиту программно-аппаратных технических средств, когда первичная сеть не соответствует по своим требованиям ГОСТ В 23.394-77 (вплоть до коротких замыканий и кратковременного перенапряжения).

Устройство защиты источника бесперебойного питания, содержащее вторичный источник питания, нагрузку, выходной фильтр, отличающееся тем, что дополнительно введена схема защиты от перенапряжения и короткого замыкания, состоящая из системы управления, узла контроля выходного тока, а также транзисторного быстродействующего ключа, при этом система управления первым входом соединена с источником вторичного питания, вторым входом с узлом контроля сетевого напряжения (УКСН), третьим входом с узлом контроля выходного тока и связана с транзисторным быстродействующим ключом, который в свою очередь первым входом соединен с источником вторичного питания и узлом контроля сетевого напряжения, а выход транзисторного ключа соединен с выходным фильтром и узлом контроля выходного тока.