RU2018940C1

RU2018940C1 - Device for protecting computational unit against short-time supply voltage failure

Info

Publication number: RU2018940C1
Authority: RU
Inventors: Эмануил Ехезкелевич Шварц
Original assignee: Эмануил Ехезкелевич Шварц
Priority date: 1992-03-03
Filing date: 1992-03-03
Publication date: 1994-08-30

Abstract

FIELD: computer technology. SUBSTANCE: personal computers are known, which have network rectifier, secondary voltage stabilized converter, processor and interface. When designing computational networks and solving important problems, the computers are used together with expensive autonomous protection facilities, which have low efficiency. Accumulator, accumulator charging circuit, permanent voltage converter and voltage failure detector are proposed to be introduced into the computer circuit. That results to reduction in number of steps of power conventing, improvement in efficiency, reduction in sizes and cost of protection device. EFFECT: improved efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для защиты персональных компьютеров от сбоев питания. The invention relates to computer technology and can be used to protect personal computers from power failures.

Технический результат - исключение потери информации при провалах и пропаданиях сети. The technical result is the exclusion of loss of information in case of network failures and losses.

На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 - схема устройства с дополнительным повышающим конвертором постоянного тока. In FIG. 1 shows a diagram of a device; in FIG. 2 is a diagram of a device with an additional step-up DC-converter.

Устройство (фиг. 1) содержит выпрямитель 1 напряжения сети 2, стабилизатор 3 напряжения (вторичных напряжений 4), центральный процессор 5 с входом 6 прерывания, периферийные устройства 7, датчик 8 пропадания сети, аккумулятор 9, узел 10 заряда и коммутатор 11. The device (Fig. 1) contains a rectifier 1 of the mains voltage 2, a voltage stabilizer 3 (secondary voltages 4), a central processor 5 with an interrupt input 6, peripheral devices 7, a network failure sensor 8, a battery 9, a charge unit 10, and a switch 11.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

В нормальном режиме работы, когда напряжение сети находится в допустимых пределах, разделительный диод 11 закрыт за счет того, что постоянное выходное напряжение выпрямителя 1 больше напряжения аккумулятора 9. Питание стабилизатора 3 и 7 осуществляется выпрямленным напряжением сети. In normal operation, when the mains voltage is within acceptable limits, the isolation diode 11 is closed due to the fact that the constant output voltage of the rectifier 1 is greater than the battery voltage 9. The stabilizer 3 and 7 are powered by the rectified mains voltage.

При провале или пропадании напряжения сети 2 напряжение на выходе выпрямителя 1 уменьшается, открывается коммутатор 11, и питание стабилизатора 3 и устройств 7 осуществляется от аккумулятора. Одновременно датчик 8 подает сигнал пропадания сети на вход 6 прерывания процессора 5. По этому сигналу ПЭВМ может произвести некоторые дополнительные операции (например, звуковую сигнализацию перехода на питание от аккумулятора, автоматическую перезапись информации в магнитное внешнее устройство и т.п.). Узел 10 заряда включается автоматически при уменьшении напряжения аккумулятора 9 до граничного значения. In case of failure or disappearance of the voltage of the network 2, the voltage at the output of the rectifier 1 decreases, the switch 11 opens, and the stabilizer 3 and devices 7 are powered by the battery. At the same time, the sensor 8 supplies a signal of network loss to the interrupt input 6 of the processor 5. According to this signal, the PC can perform some additional operations (for example, an audible alarm to switch to battery power, automatically overwrite information in a magnetic external device, etc.). The node 10 charge is turned on automatically when the voltage of the battery 9 is reduced to a boundary value.

Устройство на фиг. 1 имеет следующий недостаток. Обычно при бестрансформаторном выпрямлении сети (как это сделано и в прототипе, и в РС АТ) выходное напряжение выпрямителя 1 равно 310 В. В этом случае необходима батарея аккумуляторов 9 напряжением 270 - 290 В, т.е. последовательное соединение более чем 220 стандартных аккумуляторов напряжением 1,2 В. Такие батареи осуществимы, но дороги и ненадежны. The device of FIG. 1 has the following disadvantage. Typically, when transformerless rectification of the network (as was done in the prototype, and in the RS AT), the output voltage of the rectifier 1 is 310 V. In this case, the battery 9 battery voltage of 270 - 290 V, i.e. serial connection of more than 220 standard 1.2 V batteries. Such batteries are feasible, but expensive and unreliable.

Поэтому в большинстве случаев при бестрансформаторном выпрямлении сети удобнее схема на фиг. 2, в которую с целью устранения указанного недостатка введен повышающий конвертор 12, вход которого соединен с выходом аккумулятора, а выход через разделительный диод 11 - с входами питания стабилизатора 3 и устройств 7. В этом случае могут использоваться стандартные батареи аккумуляторов напряжением 12-24 В, более надежные и менее дорогие. Для исключения разряда аккумулятора при номинальном напряжении сети конвертор 12 включается только при поступлении на его управляющий вход сигнала от датчика 8 пропадания сети (связь между выходом датчика 8 и управляющим входом конвертора необязательная, но она улучшает использование аккумулятора). Узел 10 заряда для упрощения подключен к одному из выходных напряжений 4 (это стало возможно в связи с использованием низковольтного аккумулятора). Therefore, in most cases, with transformerless rectification of the network, the circuit in FIG. 2, into which, in order to eliminate this drawback, a boost converter 12 is introduced, the input of which is connected to the battery output, and the output through a diode diode 11 is connected to the power inputs of the stabilizer 3 and devices 7. In this case, standard 12-24 V battery batteries can be used more reliable and less expensive. To exclude the discharge of the battery at the rated mains voltage, the converter 12 is turned on only when a signal from the sensor 8 disappears from the network (the connection between the output of the sensor 8 and the control input of the converter is optional, but it improves the use of the battery). The node 10 charge, for simplicity, is connected to one of the output voltages 4 (this became possible in connection with the use of a low-voltage battery).

Насколько известно, стационарные ПЭВМ, защищенные от провалов и пропадания питания, не выпускаются ни у нас, ни за рубежом. Косвенно об этом свидетельствует монография Совершенствование и ремонт персональных компьютеров, с. 534-537. В изобретении качественно изменена последовательность преобразования энергии и уменьшено число ступеней преобразования по сравнению с известными ПЭВМ, питаемыми с использованием автономных резервированных систем. As far as we know, stationary PCs protected from power failures and power outages are not produced either here or abroad. Indirectly, the monograph Improvement and Repair of Personal Computers, p. 534-537. In the invention, the sequence of energy conversion is qualitatively changed and the number of conversion stages is reduced in comparison with known personal computers fed using autonomous redundant systems.

Преимущества предложения. Обеспечение ПЭВМ непрерывным поступлением энергии без какого-либо перебоя обеспечивают системы UPS. Это достигнуто за счет того, что время переключения диода 11 измеряется долями микросекунды и на несколько порядков меньше задержки пропадания питания из-за накопительных конденсаторов выпрямителя 1 и стабилизатора 3. Benefits of the offer. Providing the PC with a continuous supply of energy without any interruption provide UPS systems. This is due to the fact that the switching time of the diode 11 is measured in fractions of a microsecond and is several orders of magnitude less than the delay of power failure due to the storage capacitors of the rectifier 1 and stabilizer 3.

Значительное упрощение. Система UPS-ПЭВМ содержит пять-шесть ступеней преобразования энергии (сеть 50 Гц - постоянное напряжение - синусоидальное выходное напряжение UPS - постоянное напряжение 310 В - переменное напряжение преобразователя 50 - 500 кГц - выпрямленные стабилизированные напряжения). Significant simplification. The UPS-PC system contains five to six stages of energy conversion (50 Hz network - constant voltage - sinusoidal output voltage UPS - constant voltage 310 V - alternating voltage of the converter 50 - 500 kHz - rectified stabilized voltage).

Повышение КПД. В прототипе энергия сети и аккумулятора теряется на всех этапах преобразования, особенно при генерировании синусоидального выходного напряжения UPS. Так, по ТУ для БПС-113 КПД = 60%, а с учетом КПД блока питания ПЭВМ общий коэффициент канала менее 50%. Для SSG 400 по фирменному каталогу КПД = 75%. В нашем случае КПД для устройства по фиг. 1 определяется только потерями диода 11 и в зарядном устройстве 10 и равен 95-98%, а для фиг. 2 - более 90%. Increase of efficiency. In the prototype, the network and battery energy is lost at all stages of the conversion, especially when generating a sinusoidal UPS output voltage. So, according to the technical specifications for BPS-113, the efficiency is 60%, and taking into account the efficiency of the PC power supply, the total channel coefficient is less than 50%. For the SSG 400, according to the company catalog, efficiency = 75%. In our case, the efficiency for the device of FIG. 1 is determined only by the losses of the diode 11 and in the charger 10 and is equal to 95-98%, and for FIG. 2 - more than 90%.

Резко улучшаются массогабаритные характеристики. Блок БПС-113 мощностью 200 Вт имеет массу 11,5 кг, SSG 400 мощностью 400 Вт - 26 кг. Увеличение массы ПЭВМ с 200-ваттным блоком питания по схеме фиг. 2 не превышает 2-3 кг по сравнению с прототипом при гарантии 15-минутной работы после пропадания питания. Необходимые для продолжения работы внешние устройства или должны иметь собственную систему защиты от пропадания питания, или, как это предусмотрено на схемах фиг. 1 и 2, должны питаться от резервированного выходного напряжения выпрямителя 1. Mass and size characteristics sharply improve. The BPS-113 unit with a power of 200 W has a mass of 11.5 kg, the SSG 400 with a power of 400 W - 26 kg. The increase in mass of a personal computer with a 200-watt power supply according to the circuit of FIG. 2 does not exceed 2-3 kg compared to the prototype with a guarantee of 15 minutes after power failure. The external devices necessary for continued operation must either have their own power failure protection system, or, as provided for in the diagrams of FIG. 1 and 2 must be powered by the redundant output voltage of rectifier 1.

Claims

DEVICE FOR PROTECTING A COMPUTER COMPLEX FROM SHORT-TIME POWER LOSS, containing a network voltage rectifier, a voltage stabilizer, the outputs of which are the device outputs for connecting to the power inputs of the central processing unit of the computer complex, the inputs and outputs of the voltage rectifier connected to the terminals of the AC voltage and voltage stabilizer inputs, respectively characterized in that it further comprises a battery, a charge unit, a constant voltage converter I, the switch and the network loss sensor, and the battery terminals are connected to the outputs of the charge circuit and through the converter to the inputs of the switch, the control input of which is connected to the output of the network loss sensor and the output of the device for connecting to the interrupt input of the central processor of the computing complex, the network loss sensor inputs connected to the terminals of the AC voltage of the network, and the outputs of the switch are connected to the outputs of the rectifier voltage of the network and are the outputs of the device for connecting to the power inputs feriynyh device computing system.