RU212685U1

RU212685U1 - EMERGENCY POWER SUPPLY FOR PROCESSOR UNIT

Info

Publication number: RU212685U1
Application number: RU2022110415U
Authority: RU
Inventors: Илья Павлович Гоценко; Анатолий Александрович Иванов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Скайтрэк" (ООО "Скайтрэк")
Filing date: 2022-04-18
Publication date: 2022-08-02

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники, в частности к источнику аварийного питания для процессорного блока. Заявленный источник аварийного питания позволяет решить техническую проблему, заключающуюся в повышении времени автономной работы при потере входного напряжения, а также сделать источник питания более компактным. Технический результат заключается в повышении времени автономной работы источника питания. Заявленный технический результат достигается за счет конструкции источника аварийного питания для процессорного блока, при этом источник содержит размещенные на единой печатной плате: входной преобразователь напряжения, содержащий понижающий импульсный DC-DC конвертер; устройство контроля зарядного тока, содержащего компаратор напряжения с низкими входными токами, транзистор и термистор; цепи формирования логических сигналов, выполненные в виде соединенных стабилитрона, транзистора, компаратора напряжения с низкими входными токами и одиночного триггера D-Типа с асинхронной очисткой; выходного преобразователя напряжения, выполненного в виде повышающего DC-DC преобразователя, обеспечивающего питание материнской платы с установленным процессорным блоком; батарею накопления энергии, выполненную в виде четырех суперконденсаторов;The utility model relates to the field of electrical engineering, in particular to an emergency power supply for a processor unit. The claimed emergency power supply allows solving the technical problem of increasing the battery life in case of loss of input voltage, as well as making the power supply more compact. The technical result is to increase the battery life of the power source. The claimed technical result is achieved due to the design of the emergency power supply for the processor unit, while the source contains placed on a single printed circuit board: an input voltage converter containing a step-down pulsed DC-DC converter; a charging current control device comprising a voltage comparator with low input currents, a transistor and a thermistor; logic signal conditioning circuits, made in the form of a connected zener diode, transistor, voltage comparator with low input currents and a single D-Type flip-flop with asynchronous cleaning; an output voltage converter made in the form of a step-up DC-DC converter that provides power to the motherboard with the processor unit installed; an energy storage battery made in the form of four supercapacitors;

при этом входной преобразователь напряжения и устройство контроля зарядного тока обеспечивают заряд батареи накопления энергии током не более 5 А до номинального напряжения 12 В;at the same time, the input voltage converter and the charging current control device provide charging of the energy storage battery with a current of not more than 5 A to a nominal voltage of 12 V;

выходной преобразователь напряжения обеспечивает питание материнской платы номинальным напряжением 12 В вплоть до разряда батареи накопления энергии до напряжения 3 В;the output voltage converter supplies the motherboard with a nominal voltage of 12 V until the energy storage battery is discharged to a voltage of 3 V;

цепь формирования логических сигналов выполнена с возможностью при пропадании питания обеспечивать отключение входного преобразователя напряжения;the logical signal generation circuit is configured to provide shutdown of the input voltage converter in the event of a power failure;

передавать дискретный сигнал на материнскую плату процессорного блока;transmit a discrete signal to the motherboard of the processor unit;

удерживать источник аварийного питания в режиме работы до момента, пока от материнской платы не перестанет поступать дискретный сигнал 5 В.

keep the emergency power supply in the operating mode until the discrete 5 V signal is no longer received from the motherboard.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Полезная модель относится к области электротехники, в частности к источнику аварийного питания для процессорного блока.The utility model relates to the field of electrical engineering, in particular to an emergency power supply for a processor unit.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION

Аналогом заявленного источника аварийного питания является источник бесперебойного питания МБП-300 (https://www.nppopton.ru/products/seriya-mbp-300).An analogue of the claimed emergency power supply is the MBP-300 uninterruptible power supply (https://www.nppopton.ru/products/seriya-mbp-300).

Источник МБП-300 обеспечивает подачу напряжения в 12 В на материнскую плату при пропадании питания имеет, имеет габаритные размеры 85×120×180 мм и обеспечивает время автономной работы 6 секунд. В качестве энергозапасающих элементов в ИБП используются суперкондесаторы, представляющие собой ионисторы.The MBP-300 source provides a voltage supply of 12 V to the motherboard in the event of a power failure. It has overall dimensions of 85 × 120 × 180 mm and provides a battery life of 6 seconds. Supercapacitors, which are supercapacitors, are used as energy storage elements in the UPS.

Недостатком предлагаемого решения является неэффективное использование накопленного заряда в суперкондесаторах, что снижает время автономной работы источника при питании материнской платы в случае потери входного напряжения.The disadvantage of the proposed solution is the inefficient use of the accumulated charge in supercapacitors, which reduces the battery life of the source when powering the motherboard in the event of a loss of input voltage.

Предлагаемая конструкция аварийного источника питания за счет более эффективного использования накопленного заряда, позволяет обеспечить время автономной работы не менее 16 секунд, при габаритных размерах 60×100×20 мм.The proposed design of the emergency power supply, due to more efficient use of the accumulated charge, makes it possible to provide a battery life of at least 16 seconds, with overall dimensions of 60 × 100 × 20 mm.

СУЩНОСТЬ ЗАЯВЛЕННОГО РЕШЕНИЯESSENCE OF THE DECLARED SOLUTION

Заявленный источник аварийного питания позволяет решить техническую проблему, заключающуюся в повышении времени автономной работы при потере входного напряжения, а также сделать источник питания более компактным.The claimed emergency power supply allows solving the technical problem of increasing the battery life in case of loss of input voltage, as well as making the power supply more compact.

Технический результат заключается в повышении времени автономной работы источника питания.The technical result is to increase the battery life of the power source.

Дополнительные технические результаты заключаются в снижении массогабаритных параметров источника питания и расширении арсенала технических средств, относящихся к обеспечению аварийного (автономного) питания.Additional technical results consist in reducing the weight and size parameters of the power source and expanding the arsenal of technical means related to providing emergency (autonomous) power.

Заявленный технический результат достигается за счет конструкции источника аварийного питания для процессорного блока, при этом источник содержит размещенные на единой печатной плате:The claimed technical result is achieved due to the design of the emergency power supply for the processor unit, while the source contains placed on a single printed circuit board:

входной преобразователь напряжения, содержащий понижающий импульсный DC-DC конвертер;an input voltage converter containing a step-down pulse DC-DC converter;

устройство контроля зарядного тока, содержащего компаратор напряжения с низкими входными токами, транзистор и термистор;a charging current control device comprising a voltage comparator with low input currents, a transistor and a thermistor;

цепи формирования логических сигналов, выполненные в виде соединенных стабилитрона, транзистора, компаратора напряжения с низкими входными токами и одиночного триггера D-Типа с асинхронной очисткой;logic signal conditioning circuits, made in the form of a connected zener diode, transistor, voltage comparator with low input currents and a single D-Type flip-flop with asynchronous cleaning;

выходного преобразователя напряжения, выполненного в виде повышающего DC-DC преобразователя, обеспечивающего питание материнской платы с установленным процессорным блоком;an output voltage converter made in the form of a step-up DC-DC converter that provides power to the motherboard with the processor unit installed;

батарею накопления энергии, выполненную в виде четырех суперконденсаторов; при этомan energy storage battery made in the form of four supercapacitors; wherein

входной преобразователь напряжения и устройство контроля зарядного тока обеспечивают заряд батареи накопления энергии током не более 5 А до номинального напряжения 12 В;an input voltage converter and a charging current control device provide charging of the energy storage battery with a current of not more than 5 A to a rated voltage of 12 V;

цепь формирования логических сигналов выполнена с возможностью при пропадании питанияthe logic signal generation circuit is made with the possibility of power failure

обеспечивать отключение входного преобразователя напряжения;provide shutdown of the input voltage converter;

удерживать источник аварийного питания в режиме работы до момента, пока от материнской платы не перестанет поступать дискретный сигнал 5 В.keep the emergency power supply in the operating mode until the discrete 5 V signal is no longer received from the motherboard.

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙDESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Фиг. 1 иллюстрирует общую схему источника питания.Fig. 1 illustrates the general power supply circuit.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ЗАЯВЛЕННОГО РЕШЕНИЯIMPLEMENTATION OF THE DECLARED SOLUTION

На Фиг. 1 представлена схема источника аварийного питания (10), который применяется для обеспечения выключения процессорного блока, размещенного на материнской плате (20), к которой подключается источник (10).On FIG. 1 shows a diagram of an emergency power supply (10), which is used to ensure the shutdown of the processor unit located on the motherboard (20), to which the source (10) is connected.

Источник питания (10) выполняется на печатной плате, на которой размещаются входной преобразователь напряжения (1), выполненного в виде импульсного DC-DC конвертера, устройство контроля зарядного тока (2), содержащего компаратор напряжения с низкими входными токами, транзистор и термистор, цепи формирования логических сигналов (3), выполненные в виде соединенных стабилитрона, транзистора, компаратора напряжения с низкими входными токами и одиночного триггера D-Типа с асинхронной очисткой. Источник питания (10) также содержит выходной преобразователь напряжения (4), выполненный в виде повышающего DC-DC преобразователя, обеспечивающего питание материнской платы (20) с установленным процессорным блоком. Накопление заряда осуществляется в батарее накопления энергии (5), которая выполнена в виде четырех суперконденсаторов.The power supply (10) is made on a printed circuit board, which contains an input voltage converter (1) made in the form of a pulsed DC-DC converter, a charging current control device (2) containing a voltage comparator with low input currents, a transistor and a thermistor, circuits logic signal generators (3), made in the form of a connected zener diode, transistor, voltage comparator with low input currents and a single D-Type trigger with asynchronous cleaning. The power supply (10) also contains an output voltage converter (4) made in the form of a step-up DC-DC converter that provides power to the motherboard (20) with the processor unit installed. The charge is accumulated in the energy storage battery (5), which is made in the form of four supercapacitors.

Продолжительность автономной работы от источника не менее 16 секунд, что обеспечивается за счет применения повышающего DC-DC преобразователя как выходного преобразователя (4), позволяющего использовать более 90% энергии, запасенной в суперкондесаторах батареи (5), без падения выходного напряжения при номинальном токе нагрузки.The duration of autonomous operation from the source is at least 16 seconds, which is ensured by the use of a step-up DC-DC converter as an output converter (4), which allows using more than 90% of the energy stored in the supercapacitors of the battery (5), without dropping the output voltage at the rated load current .

При нормальной работе процессорного блока входной преобразователь (1) и устройство контроля зарядного тока (2) обеспечивают заряд батареи (5) током не более 5 А до номинального напряжения 12 В. Выходной преобразователь (4) осуществляет питание материнской платы напряжением 12,7В.During normal operation of the processor unit, the input converter (1) and the charging current control device (2) charge the battery (5) with a current of no more than 5 A up to a nominal voltage of 12 V. The output converter (4) powers the motherboard with a voltage of 12.7 V.

При пропадании входного питания на время более 1,5 секунд цепь формирования логических сигналов (3) отключает входной преобразователь (1), передает дискретный сигнал ALARM на материнскую плату (20) процессорного блока и удерживает источник (10) в таком режиме, пока от материнской платы (20) не перестанет поступать дискретный сигнал 5 В.If the input power fails for more than 1.5 seconds, the logic signal generation circuit (3) turns off the input converter (1), transmits the discrete ALARM signal to the motherboard (20) of the processor unit and keeps the source (10) in this mode until the motherboard board (20) will not stop receiving a discrete signal of 5 V.

Процессорный блок начинает выполнять последовательность действий по подготовке к безопасному отключению, после чего завершает работу. Через 2 секунды после отключения процессорного блока цепь формирования логических сигналов (3) включает входной преобразователь (1), что возвращает источник питания (10) к нормальной работе.The Processing Unit begins to perform a sequence of actions to prepare for a safe shutdown, and then exits. 2 seconds after the processing unit is turned off, the logic signal generation circuit (3) turns on the input converter (1), which returns the power source (10) to normal operation.

Claims

Emergency power supply for the processor unit, containing placed on a single printed circuit board: an input voltage converter containing a step-down pulsed DC-DC converter; a charging current control device comprising a voltage comparator with low input currents, a transistor and a thermistor; logic signal conditioning circuits, made in the form of a connected zener diode, transistor, voltage comparator with low input currents and a single D-Type flip-flop with asynchronous cleaning; an output voltage converter made in the form of a step-up DC-DC converter that provides power to the motherboard with the processor unit installed; an energy storage battery made in the form of four supercapacitors; at the same time, the input voltage converter and the charging current control device provide charging of the energy storage battery with a current of not more than 5 A to a nominal voltage of 12 V; the output voltage converter supplies the motherboard with a nominal voltage of 12 V up to the discharge of energy storage up to a voltage of 3 V; the logical signal generation circuit is configured to provide shutdown of the input voltage converter in the event of a power failure; transmit a discrete signal to the motherboard of the processor unit; keep the emergency power supply in the operating mode until the discrete 5 V signal is no longer received from the motherboard.