Устройство для включения резервного источника питания

И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

9680

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07.06.78 (21) 2625364/24-07 (51) М. Кл."

Н 02J 9, 06 с присоединением заявки ¹ (43) Опубликовано 07.10.80. Бюллетень ¹ 37 (53) УДК 621,316.925 (088.8) и открытий (45) Дата опубликования описания 07.10.80 (72) Авторы изобретения

В. Л. Караецкий, Е. M. Денискин и O. Е. Орлог, (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВКЛЮЧЕНИЯ РЕЗЕРВНОГО

И СТО Ч Н И l(A П ИТАН ИЯ

Государственный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к распределению электроэнергии и может быть использовано для построения высоконадежных узлов питания в различных областях радиотехники.

B современных сложных многоканальных и многокаскадных радиотехнических устройствах для повышения надежности работы широко применяется резервирование отдельных элементов устройств, в частности источников питания.

Известно резервирование, при котором резервный источник питания находится в режиме холостого хода и в случае выхода из строя основного источника питания подключается к нагрузке с помощью устройства включения (1).

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для включения резервного источника питания, содержащее коммутатор, включенный между одноименными полюсами основного и резервного источников питания, диод, шунтированный конденсатором, и резистор (21.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии по нагрузке протекает ток основного источника питания, вследствие чего анод и катод тиристора, а также анод и катод диода находятся под одинаковым потенциалом, так как Выходные напряжения основного и резервного источников равны. Диод при этом закрыт, ток в делителе отсутствует, а следователь5 ио, It иапряже.шс между управляющим электродом и катодом тиристора равно нулю. При выхо <с из строя основного источника потенциал катодов диода и тиристора становится меньше потенциала их ,0 àíî„îâ,,диод открывается, по делителю протекает ток управления тиристором, последний срабатывает и подключает положительный полюс резервного источника питания к нагрузке. Емкость, шуитирую15 щая диод, устраняет срабатывание устройства при кратковременных отрицательных бросках напряжения.

Недостатком такого устройства включения резервного источника питания являет2О ся низкая надежность его работы, заключающаяся в следующем. Резервный источник питания находится в режиме xo.tIOcTQго хода. Если оба источника стабилизированные, то оии имеют определенную зону

25 регулирования напряжения — зону стабилизации, определенную диапазоном изменения выходного тока источника. Выходной ток источника определяется суммой его выходной проводимости и проводимости

30 нагрузки и равен сумме соответствующих.е

769680 токов. Следовательно, при работе в режиме холостого хода, когда проводимость нагрузки равна нулю, величина выходного тока определяется лишь выходной проводимостью источника и должна находиться в пределах зоны стабилизации. При подключении нагрузки суммарный ток также должен лежать в пределах этой зоны. Обеспечение подобного режима работы источника питания возможно лишь путем увеличения его выходной проводимости и уменьшения проводимости нагрузки, что приводит к снижению КПД источника. Такой режим допустим лишь в маломощных источниках. Мощные стабилизированные источники питания с высоким КПД (свыше

80%) обычно не включаются в режиме холостого хода, поэтому при возникновении подобного режима происходит выход источника за пределы зоны стабилизации и повышение выходного напряжения на

3 — 7%. С ростом мощности КПД источника возрастает и указанная величина превышения выходного напряжения.

В случае резервирования нестабилизированных источников величина выходного напряжения в режиме холостого хода превышает величину напряжения в номинальном режиме на 15 — 25О/о, в то время как допустимая величина ухода выходного напряжения в номинальном режиме обычно составляет +-5%.

Таким образом, если резервный источник является нестабилизированным или мощным стабилизированным с высоким

КПД, то его выходное напряжение превышает напряжение основного источника, включенного в режиме номинальной нагрузки. По цепи делителя протекает ток и происходит включение тиристора и подключение резервного источника к нагрузке. По мере того, как резервный источник войдет в номинальный режим, его выходное напряжение станет равным выходному напряжению основного источника, и тиристор выключается, резервный источник вновь переходит в режим холостого хода, после чего цикл его включения повторяется. В результате происходит подключение резервного источника к нагрузке с частотой, определяемой временем заряда емкости, шунтирующей диод, временем перехода резервного источника из режима номинальной нагрузки в режим холостого хода, а длительность промежутка времени, в течение которого резервный источник подключается к нагрузке, определяется временем обратного перехода. Такое периодическое подключение резервного источника к нагрузке приводит также к возникновению пульсирующего напряжения на нагрузке.

Цель изобретения — повышение надежности устройства в работе.

Поставленная цель достигается тем, что

З0

65 в устройство для включения резервного источника питания, содержащее коммутатор, включенный между одноименными полюсами основного и резервного источников питания, диод, шунтированный конденсатором, и резистор, введен дополнительный конденсатор, который подключен между диодом и резистором, причем анод диода соединен с положительным полюсом основного источника, катод — с управляющим электродом коммутатора, а резистор — с общей шиной.

Надежность работы устройства повышается за счет обеспечения включения коммутатора током разряда конденсатора только в случае уменьшения напряжения основного источника питания и отсутствия включения при росте выходного напряжения резервного источника питания.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство для включения резервного источника питания 1 содержит коммутатор 2 (тиристор или тиратрон), включенный между положительными полюсами основного 3 и резервного 1 источников питания, цепочку из последовательно соединенных диода 4 и конденсатора 5, включенную параллельно нагрузке 6 основного источника питания 3. Средняя точка цепочки подключена к управляющему электроду коммутатора 2, а анод диода 4 соединен с положительным полюсом основного источника питания 3. Для устранения шунтирования резервного источника питания 1при коротком замыкании в основном источнике

3 последний подключается к нагрузке через вентиль 7; для предотвращения срабатывания устройства при кратковременных отрицательных бросках напряжения основного источника 3 диод 4 шунтируется конденсатором 8; для ограничения величины управляющего тока коммутатора 2 между отрицательным полюсом основного источника 3 и конденсатором 5 включается резистор 9.

Величина сопротивления резистора 9

Ео воср / н>

>у макс где Е, — напряжение основного источника питания 3; 1у „,, — максимальное значение управляющего тока коммутатора 2; R„— сопротивление нагрузки.

Величины допустимых обратных напряжений вентиля 7 и диода 4 должны быть не менее Е, и У,.„„„соответственно, где

Uy ° ано — максимальное значение управляющего напряжения коммутатора 2.

Максимальное прямое напряжение коммутатора 2 должно быть не менее " к р у мин / н> где Ер — выходное напряжение резервного источника питания 1 в режиме холостого

769680

5 !

О

50 хода; 1 „„„— минимальное значение управляющего тока коммутатора 2. Величина емкости шунтирующего конденсатора 8

6 макс ap на I у мин где тбр — длительность отрицательного броска напряжения основного источника 3; у мин — минимальное значение управляющего напряжения коммутатора 2. Емкость конденсатора 5 выбирается пз условия

С) с<-,р — .

1 у мин \ (и огр) 1 — ) у макс где l — минимальная длительность управляющего импульса коммутатора 2.

Устройство для включения резервного источника питания работает следующим образом.

В исходном состоянии по нагрузке 6 протекает ток источника 3. Конденсатор 5 заряжен через диод 4 практически до напряжения источника 3. В результате чего управляющий электрод и катод коммутатора

2 оказываются практически эквипотенциальными и коммутатор 2 закрыт. При уменьшении выходного напряжения источника 3 потенциал катода коммутатора 2 уменьшается, потенциал же управляющего электрода остается неизменным, так как диод 4 закрыт и напряжение на конденсаторе 5 равно напряжению источника 3 в исходном состоянии. В результате к переходу управляющий электрод — катод коммутатора 2 прикладывается положительная разность потенциалов, по достижении указанной разностью потенциалов величины напряжения управления коммутатора 2 последний включается и подключает положительный полюс резервного источника питания к нагрузке 6. Время включения определяется временем уменьшения выходного напряжения источника 3 (в случае наличия шунтирующего конденсатора 8 — его зарядом) на величину напряжения управления коммутатора 2. Фиксация включения коммутатора 2 производится разрядным током конденсатора 5 через участок управляющий электрод — катод коммутатора 2 и нагрузку 6. При необходимости ограничения разрядного тока конденсатора 5 в цепь разряда включается ограничивающий резистор

9. В момент включения коммутатора 2 к катоду вентиля 7 прикладывается положительный потенциал резервного источника питания 1, анод вентиля 7 находится под пониженным потенциалом основного источника, вентиль 7 закрывается и устраняет возможность шунтирования источника 1 выходным сопротивлением основного источника 3. При наличии кратковременных отрицательных скачков выходного напряжения источника 3 конденсатор 8 не успевает зарядиться до напряжения, равного управляющему напряжению коммутатора 2, и последний не включается, тем самым обеспечивается помехоустойчивость устройства.

Устройство для включения резервного источника питания 1 позволяет осуществить резервирование как стабилизированных, так и нестабплизпрованных источников питания, обеспечивая подключение источника 1 при уменьшении выходного напряжения источника 3 независимо от изменения выходного напряжения источника

1 в режиме холостого хода, что приводит к повышению надежности устройства, так как исключена возможность ложного срабатывания устройства прп повышении выходного напряжения источника 1, ведущего к возникновению пульсирующего напряжения на нагрузке 6.

Формула изобретения

Устройство для включения резервного источника питания, содержащее коммутатор, включенный между одноименными полюсами основного и резервного источников питания, диод, шунтпрованный конденсатором, и резистор, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности его в работе, в него введен дополнительный конденсатор, который подключен между диодом и резистором, причем анод диода соединен с положительным полюсом основного источника, катод — с управляющим электродом коммутатора, а резистор — с общей шиной.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авто ское свидетельство СССР р

Ко 361503, кл. Н 02J 9 04, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

No 546996, кл. Н 02J 9/00, 1974 (прототип).

769680

Составитель Г. Дамская

Техред В. Серякова

Корректор 3. Тарасова

Редактор С. Титова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2267/16 Изд. № 527 Тираж 798 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5