RU2663238C1

RU2663238C1 - Method of the increased reliability modular power supply source construction and modular power supply source

Info

Publication number: RU2663238C1
Application number: RU2017114058A
Authority: RU
Inventors: Сергей Иосифович Владыкин; Владислав Владимирович Изотов; Евгений Алексеевич Уфимцев
Original assignee: Акционерное общество "Авиаавтоматика" имени В.В. Тарасова"
Priority date: 2017-04-21
Filing date: 2017-04-21
Publication date: 2018-08-03

Abstract

FIELD: electrical engineering.SUBSTANCE: invention relates to the field of electrical engineering and can be used to create power supply means with regard to the aircraft on-board equipment. In accordance with the increased reliability modular power supply design method, creating its structure with the power modules in-series connection by using the intermediate buses, arranged according to the supply voltages level corresponding to the aircraft primary current sources. In the event of the main primary current source power failure, the voltage failures presence under emergency operation conditions and the primary supply mains disconnection, performing the other level redundant current sources with the intermediate bus voltage connection for the main self-protected DC / DC power modules supply, in addition, performing the main output modules backing-up by the output voltage level in the event of one or more output modules failure or current overload. Modules composition is chosen in relation to the certain load value, where each input module is the structurally self-protected DC / DC converter with built-in PWM (PFM) control, its own input and output parameters, galvanic isolation, overcurrent protection.EFFECT: increase in the secondary power supplies survivability, reliability and efficiency, which are built on the DC / DC converters for the 2nd and 3rd category consumers of on-board aircraft systems, which primary power is performed in accordance with GOST R 54073-2010.5 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для создания средств электропитания применительно к бортовой авиационной технике для потребителей ГОСТ Р 54073-2010 с целью обеспечения необходимым напряжением питания потребителей авиационных систем ЛА повышенной надежности в сложных условиях эксплуатации. В соответствии с ГОСТ Р 54073-2010 существует ряд первичных бортовых источников тока для потребителей электроэнергии на борту ЛА: = 27 В; В 400 Гц и = 270 В. Каждая бортовая система, входящая в состав ЛА, самостоятельно обеспечивает себя необходимыми вторичными источниками питания в зависимости от категории потребителя, при этом качество первичного питания для потребителей не всегда удовлетворяет требованию бортовых систем по величине пульсаций, наличию выбросов и провалов в питании.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used to create power supplies as applied to on-board aircraft for consumers GOST R 54073-2010 in order to provide the necessary voltage for consumers of aircraft systems with increased reliability in difficult operating conditions. In accordance with GOST R 54073-2010, there are a number of primary on-board current sources for electricity consumers on board an aircraft: = 27 V; At 400 Hz and = 270 V. Each on-board system, which is part of the aircraft, independently provides itself with the necessary secondary power sources, depending on the category of consumer, while the quality of the primary power for consumers does not always satisfy the requirement of on-board systems in terms of ripple, emission and power failures.

Известные классические способы построения структуры источников питания имеют следующие недостатки:Known classical methods for constructing the structure of power sources have the following disadvantages:

- наличие последовательно включенных компонентов в цепях питания нагрузки, где отказ любого электронного компонента из общего состава модулей приводит к отказу всей системы питания;- the presence of series-connected components in the load power circuits, where the failure of any electronic component from the total composition of the modules leads to the failure of the entire power system;

- отклонение параметров входного напряжения от номинального приводит к изменению выходных параметров источника и возможному отказу всей системы в целом.- deviation of the input voltage from the nominal leads to a change in the output parameters of the source and the possible failure of the entire system as a whole.

В качестве прототипа выбрано техническое решение - патент RU №2604662, МПК G05F/573 «Резервированный источник питания постоянного напряжения».As a prototype, the technical solution was selected - patent RU No. 2604662, IPC G05F / 573 “Redundant DC power supply”.

Данный источник, содержащий в своем составе основной и резервный каналы питания, в котором повышение надежности резервированного источника питания достигается за счет резервирования схемы стабилизатора с применением гальванической развязки и обеспечением параллельной работы нескольких каналов, при этом надежность источника повышается за счет резервного канала.This source, which contains the main and backup power channels, in which the reliability of the redundant power supply is improved by redundant stabilizer circuits using galvanic isolation and ensuring the parallel operation of several channels, while the reliability of the source is increased by the backup channel.

Недостатком прототипа является:The disadvantage of the prototype is:

- отсутствие резервирования по входу первичного напряжения;- lack of redundancy at the input of the primary voltage;

- одноконтурная система контроля уровней, в которой перераспределение выходной мощности осуществляется за счет входных уровней на входах узла управления;- single-circuit level control system in which the redistribution of output power is carried out due to input levels at the inputs of the control node;

- величина выходного напряжения с уровнем, определяемым как «перемноженное» и измеренное изолированным гальванометром, контролируется программно-аппаратным способом и не всегда может удовлетворять требованиям потребителя.- the value of the output voltage with a level defined as “multiplied” and measured by an isolated galvanometer is controlled by software and hardware and may not always satisfy the requirements of the consumer.

Технической задачей изобретения является создание унифицированного подхода к принципу построения модульных источников питания на базе самозащищенных DC/DC преобразователей, у которых:An object of the invention is to create a unified approach to the principle of constructing modular power supplies based on self-protected DC / DC converters, in which:

- в структуре питания все силовые цепи резервируемые, что обеспечивает повышения надежности бортовых систем ЛА;- in the power structure, all power circuits are redundant, which ensures increased reliability of aircraft onboard systems;

- питание устройств осуществляется от нескольких первичных бортовых источников тока различного напряжения также с целью обеспечения резервирования;- devices are powered from several primary on-board current sources of various voltages also with the aim of providing redundancy;

- постоянно осуществляется контроль величины выходного напряжения на выходе вторичных модулей и программно принимаются меры по восстановлению;- constantly monitors the magnitude of the output voltage at the output of the secondary modules and software measures are taken to restore;

- используется дополнительное устройство для централизованного управления за состоянием требуемого питания, как от первичного источника тока, так и управлением вторичных источников напряжения по поддержанию на выходных шинах необходимого напряжения;- an additional device is used for centralized control of the state of the required power, both from the primary current source and the control of secondary voltage sources to maintain the required voltage on the output buses;

- используются дублирующие и резервирующие выходные модули со встроенной защитой от перегрузки, контролем наличия питающих напряжений;- redundant and redundant output modules are used with built-in overload protection, monitoring the presence of supply voltages;

- результатом постоянного самоконтроля является формирование интегрального сигнала Исправности о состоянии, как модульного источника питания, так и наличия всех входных питающих напряжений.- the result of constant self-monitoring is the formation of an integral signal of serviceability about the state of both the modular power source and the presence of all input supply voltages.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение живучести, надежности и КПД вторичных источников питания, построенных на DC/DC преобразователях для потребителей 2 и 3 категории бортовых систем ЛА, первичное питание которых осуществляется по ГОСТ Р 54073-2010 посредством:The technical result of the present invention is to increase the survivability, reliability and efficiency of secondary power supplies built on DC / DC converters for consumers of categories 2 and 3 of aircraft onboard systems, the primary power of which is carried out according to GOST R 54073-2010 by:

- использования для первичного питания нескольких источников тока ЛА, включаемых программно при отказе основного источника;- the use for primary power of several current sources of the aircraft, included in software when the main source fails;

- организации дублирования и резервирования модульных вторичных источников питания с DC/DC преобразователями, входное питание которых осуществляется с промежуточных шин организованных по уровню питающих напряжений первичных источников тока посредством программного управления DC/DC модулей питания. Выравнивание уровня выходных напряжений модулей (при необходимости) осуществляется по отдельному регулировочному выводу;- organization of duplication and redundancy of modular secondary power supplies with DC / DC converters, the input power of which is carried out from intermediate buses organized by the level of supply voltage of the primary current sources through software control of DC / DC power modules. Leveling the output voltage level of the modules (if necessary) is carried out according to a separate control output;

- применение в источнике питания встроенного контроллера для обеспечения централизованного управления включением/отключением модулей питания и контроля о состоянии всех питающих напряжений;- the use of a built-in controller in the power supply to provide centralized management of the on / off power modules and monitoring the status of all supply voltages;

- организации многоконтурной защиты модулей питания от перенапряжения, провалов напряжения и перегрузки,- organization of multi-circuit protection of power modules against overvoltage, voltage dips and overload,

- постоянного самоконтроля работоспособности источника с формированием внешнего интегрального сигнала «Исправность».- constant self-monitoring of the source’s health with the formation of an external integral signal “Serviceability”.

Способ построения модульного источника питания повышенной надежности заключающийся в создании его структуры с последовательным подключением модулей питания посредством использования промежуточных шин, организованных по уровню питающих напряжений соответствующих первичным источникам тока ЛА, при этом при перебоях в цепи питания основного источника первичного тока, наличии провалов напряжения в условиях аварийной работы и отключения первичной питающей сети, выполняют подключение резервных источников тока другого уровня с напряжением промежуточной шины для питания основных самозащищенных DC/DC модулей питания, кроме этого, с целью повышения надежности основных модулей, осуществляют дублирование основных выходных модулей по уровню выходного напряжения при отказе или перегрузке по току одного или нескольких выходных модулей, при этом контроль наличия питающих напряжений осуществляет встроенный контроллер.A method of constructing a modular power supply with increased reliability, which consists in creating its structure with serial connection of power modules through the use of intermediate buses organized by the level of supply voltages corresponding to the primary current sources of the aircraft, while interruptions in the power supply circuit of the main source of primary current, voltage dips in the conditions emergency operation and shutdown of the primary supply network, perform the connection of backup current sources of another level with voltage using an intermediate bus to power the main self-protected DC / DC power modules, in addition, in order to increase the reliability of the main modules, the main output modules are duplicated by the level of the output voltage in case of failure or current overload of one or more output modules, while the presence of supply voltages is monitored implements an integrated controller.

При этом состав модулей выбирается применительно к определенной по величине нагрузке, где каждый входящий модуль - конструктивно самозащищенный DC/DC преобразователь с встроенным ШИМ (ЧИМ) регулированием, собственными параметрами по входу и выходу, гальванической развязкой, защитой по току перегрузки, имеющий вход внешнего управления включением.In this case, the composition of the modules is selected in relation to a load of a certain magnitude, where each input module is a structurally self-protected DC / DC converter with built-in PWM (PFM) regulation, its own parameters for input and output, galvanic isolation, overload current protection, with an external control input inclusion.

Данный способ построения позволяет существенно повысить надежность бортовых систем ЛА, повысить КПД устройств энергопотребления, несмотря на кажущееся увеличение числа модулей в источнике питания за счет выделения промежуточных шин, снизить уровень влияния радиопомех.This method of construction can significantly increase the reliability of onboard aircraft systems, increase the efficiency of energy consumption devices, despite the apparent increase in the number of modules in the power supply due to the allocation of intermediate buses, and reduce the level of influence of radio interference.

Техническим результатом предложенного способа построения питания повышенной надежности и КПД является устройство, работа которого предназначена для жестких условиях эксплуатации ответственных систем ЛА:The technical result of the proposed method of building power supply of high reliability and efficiency is a device whose operation is designed for harsh operating conditions of critical aircraft systems:

- при перебоях в цепи питания основного источника первичного тока, наличие провалов напряжения в условиях аварийной работы и отключения первичной питающей сети за счет использования для входного питания нескольких первичных источников тока ЛА обеспечивающих дублирование, подключаемых на время отключения основного источника; а также - организация структуры построения питания с последовательным подключением модулей питания посредством использования промежуточных шин питания модулей, организованных по уровню питающих напряжений первичных источников тока ЛА;- in case of interruptions in the power supply circuit of the primary source of primary current, the presence of voltage dips during emergency operation and disconnection of the primary supply network due to the use of several primary aircraft current sources for the input power supply providing duplication, which are connected during the main source disconnection; and also - organization of the power supply structure with serial connection of power modules through the use of intermediate power buses of the modules, organized by the level of supply voltages of the primary aircraft current sources;

- при отказе или перегрузке по току источника вторичного питания одного или нескольких модулей в последовательной цепи преобразования источника питания используется дублирование и резервирование основных модулей вторичного питания;- in the event of a failure or overloading of the current of the secondary power source of one or more modules in a serial circuit of the conversion of the power source, duplication and redundancy of the main secondary power modules are used;

- введение дополнительного устройства - контроллера, предназначенного для централизованного программного управления модулями, входящими в состав источника питания и контроля наличия всех питающих напряжений, организация многоконтурной защиты выходных модулей от перенапряжения, пропадания напряжения и перегрузки. Применения в модульном источнике питания встроенного контроллера с централизованным включением модулей и контролем наличия питающих напряжений позволяет повысить КПД источника и снизить потребляемую мощность от первичных источников тока, сигнализировать о наличии неисправности в системе питания. Посредством постоянного самоконтроля состояния входных и выходных напряжений модульный источник питания формирует внешний интегральный сигнал контроля - Исправность.- the introduction of an additional device - a controller, designed for centralized software control of the modules that make up the power supply and control the presence of all supply voltages, the organization of multi-circuit protection of the output modules from overvoltage, voltage failure and overload. The use of an integrated controller in a modular power supply with centralized switching on of modules and monitoring the presence of supply voltages makes it possible to increase the efficiency of the source and reduce the power consumption from primary current sources, to signal the presence of a malfunction in the power system. Through constant self-monitoring of the state of input and output voltages, the modular power source generates an external integral control signal - Serviceability.

При отказе контроллера работоспособность источника питания не нарушается, но общей КПД источника снижается за счет одновременного подключения и потребления тока ненагруженных преобразователей от основного источника тока сети.If the controller fails, the performance of the power source is not violated, but the overall efficiency of the source is reduced due to the simultaneous connection and current consumption of unloaded converters from the main current source of the network.

Таким образом, использование модульного источника питания на базе DC/DC модулей со встроенной функцией внутренней защиты по току, напряжению, дистанционным управлением, применение последовательно - параллельных подключенных модулей в режиме дублирования в выходных цепях, способность программного подключения к различным первичным источникам тока с использованием постоянного самоконтроля дает возможность использовать их в ответственных системах повышенной надежности. Постоянный самоконтроль, малое количество резервных элементов, незначительные габариты, высокая степень защищенности и живучести определяет назначение модульных источника питания.Thus, the use of a modular power supply based on DC / DC modules with a built-in function of internal protection for current, voltage, remote control, the use of series-parallel connected modules in duplicate mode in the output circuits, the ability to programmatically connect to various primary current sources using constant self-monitoring makes it possible to use them in critical systems of increased reliability. Constant self-control, a small number of backup elements, small dimensions, a high degree of security and survivability determine the purpose of a modular power source.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена функциональная схема модульного источника питания с контролем наличия входных питающих напряжений 115 В / 400 Гц левый борт, 115 В / 400 Гц правый борт, 27 В и выходных 5 В и 12 В, на фиг. 2 приведена функциональная схема модульного источника питания с контролем наличия входных питающих напряжений 115 В / 400 Гц, 27 В левый борт и 27 В правый борт и выходных 5 В и 12 В; на фиг 3 приведена функциональная схема модульного источника питания с контролем наличия питающих входных напряжений 270 В, 115 В / 400 Гц и 27 В и выходных 5 В и 12 В; на фиг. 4 структурная схема узла А8 - контроллера.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 is a functional diagram of a modular power supply with monitoring the presence of input power voltages of 115 V / 400 Hz left side, 115 V / 400 Hz right side, 27 V and output 5 V and 12 V, in FIG. Figure 2 shows a functional diagram of a modular power supply with monitoring the presence of input supply voltages of 115 V / 400 Hz, 27 V on the left side and 27 V on the right side and output 5 V and 12 V; Fig. 3 shows a functional diagram of a modular power supply with monitoring the presence of supplying input voltages of 270 V, 115 V / 400 Hz and 27 V and output 5 V and 12 V; in FIG. 4 block diagram of the node A8 - controller.

Примером реализации данного способа построения модульного источника питания являются устройства, функциональные схемы которых приведены на фиг. 1-3.An example of the implementation of this method of constructing a modular power source are devices whose functional diagrams are shown in FIG. 1-3.

Модульный источник питания, представленный на фиг. 1, подключен по входу к следующим источникам тока с питанием: Вход 1 с напряжением 115 В / 400 Гц - левый борт, Вход 2 с напряжением 115 В / 400 Гц - правый борт и Вход 3 = 27 В. Модульный источник питания содержит в своем составе выпрямительный мост - узел А1, вход которого (верх) подключен к источнику питания Вход 1 и выпрямительный мост узел А2, подключенный по входу - к источнику Вход 2, Выходы узлов А1 и А2 (низ) являются промежуточной шиной питания с уровнем около 150 В, которая в свою очередь подключена к входу узла A3, и к входу 4 узла А8 - контроллера.The modular power supply shown in FIG. 1, connected at the input to the following power sources with power: Input 1 with a voltage of 115 V / 400 Hz - left side, Input 2 with a voltage of 115 V / 400 Hz - right side and Input 3 = 27 V. The modular power supply contains consists of a rectifier bridge - node A1, the input of which (top) is connected to the power source Input 1 and a rectifier bridge node A2, connected by input - to the source Input 2, the outputs of nodes A1 and A2 (bottom) are an intermediate power bus with a level of about 150 V , which in turn is connected to the input of node A3, and to input 4 of node A8 - the controller.

Вход 3 источника Вход 3 = 27 В подключен к эмиттеру транзисторного ключа VT1. База транзисторного ключа VT1 подключена ко выходу Упр 1 узла А8. Выход узла A3 и коллектор VT1 формируют шину 27 В промежуточного питания, которая подключена к входу 5 узла А8, а также являются источником питания узлов А4…А7. Выводы дистанционного управления Вкл узлов A3. А4…А7 подключены к входам 12…16 узла А8. Выходы узлов А4, А5 подключены к выходной шине 12 В и к входу 6 узла А8. Выходы узлов А6, А7 подключены к выходной шине 5 В, а также к входу 7 узла А8. Выход 100 является выходом сигнала «Исправность».Input 3 of the source Input 3 = 27 V is connected to the emitter of the transistor switch VT1. The base of the transistor switch VT1 is connected to the output Upr 1 node A8. The output of node A3 and the collector VT1 form a bus 27 V of intermediate power, which is connected to input 5 of node A8, and also is a power source for nodes A4 ... A7. Remote control leads On nodes A3. A4 ... A7 connected to the inputs 12 ... 16 node A8. The outputs of the nodes A4, A5 are connected to the output bus 12 V and to the input 6 of the node A8. The outputs of the nodes A6, A7 are connected to the output bus 5 V, as well as to the input 7 of the node A8. The output 100 is the output of the “Good” signal.

Работа модульного источника питания, приведенного на фиг. 1, осуществляется следующим образом:The operation of the modular power supply shown in FIG. 1 is carried out as follows:

при наличии входных напряжений 115 В 400 Гц - левый борт и (или) 115 В 400 Гц - правый борт на клеммах Вход 1, Вход 2 на выходе узлов AT и А2-мостовых выпрямителей будет присутствовать выпрямленное напряжение, соответствующее уровню промежуточной шины 150 В, которое обеспечивает питание узла A3 и контролируется входом 4 узла А8 - контроллера. В соответствии с программой прошивки контроллера при наличии напряжения 150 В по включению формируются управляющие сигналы 12, 14 и 16. В результате по входам 1, 4, 6, 7 узла А8 проводится контроль наличия необходимых выходных напряжений. При наличии всех входных и выходных напряжений формируется интегральный выходной сигнал «Исправность». Если в процессе работы модульного источника питания на шинах 12 В или 5 В контролируется по входам 6 и (или) 7 узла А8 снижение (провал) напряжения, включаются по выход 13, 15 узла А8 резервные источники питания А5 и (или) А7, компенсирующие снижение выходного напряжения. Кроме организации контроля за уровнем выходного напряжения на шинах 12 В и 5 В, узлом А8 обеспечивается контроль и тока потребления нагрузки путем управления включением /отключением резервных модулей питания с целью регулирования выходной мощности источников и повышения КПД модульного источника питания в целом. При отказе модулей A1, А2 или A3 при пропадания входного напряжения на шине 150 В и шине 27 В, контролируемое по входам 4 и 5 узла А8, снижается напряжение на шине 27 В, в результате формируется команда Упр1, открывающая транзисторный ключ VT1, запирается узел A3 выходной командой 12 узла A3, при этом входное напряжение с клеммы 3 = 27 В по выходному управляющему сигналу Упр 1 открывает транзисторный ключ VT1, который питает шину 27 В напряжением 27 В, восстанавливая необходимую работоспособность выходных модулей и напряжение на шинах. При отсутствии любого входного или выходного напряжения на входах узла А8 интегральный выходной сигнал Исправность не формируется (отсутствует). При восстановлении напряжения 150 В на входе 4 узла А8 транзистор VT1 запирается, восстанавливая первоначальную работу модульного источника питания. Примененный режим работы транзисторного ключа VT1 в статическом и динамическом режимах снижает токи потребления от первичного бортового источника и обеспечивает бесперебойную работу модульного источника.in the presence of input voltages of 115 V 400 Hz - the left side and (or) 115 V 400 Hz - the right side at the terminals Input 1, Input 2 at the output of the AT and A2-bridge rectifiers, there will be a rectified voltage corresponding to the level of the intermediate bus 150 V, which provides power to node A3 and is controlled by input 4 of node A8 - controller. In accordance with the controller firmware program, in the presence of a voltage of 150 V, control signals 12, 14 and 16 are generated by switching on. As a result, the presence of the necessary output voltages is monitored at inputs 1, 4, 6, 7 of node A8. In the presence of all input and output voltages, an integral output signal “Serviceability” is formed. If during the operation of the modular power supply on 12 V or 5 V buses, the voltage decrease (dip) is monitored at inputs 6 and (or) 7 of the A8 node, the backup power sources A5 and (or) A7 are turned on at the output 13, 15 of the A8 node, compensating output voltage reduction. In addition to the organization of control over the level of output voltage on 12 V and 5 V buses, the A8 node also provides monitoring of the load current by controlling the on / off redundant power modules in order to control the output power of the sources and increase the efficiency of the modular power source as a whole. In the event of failure of the A1, A2 or A3 modules when the input voltage disappears on the 150 V bus and the 27 V bus, controlled by the inputs 4 and 5 of the A8 node, the voltage on the 27 V bus decreases, as a result, the command Upr1 is opened, which opens the transistor switch VT1, the node is locked A3 with the output command 12 of node A3, while the input voltage from terminal 3 = 27 V by the output control signal Upr 1 opens the transistor switch VT1, which supplies the 27 V bus with a voltage of 27 V, restoring the necessary working capacity of the output modules and the voltage on the buses. In the absence of any input or output voltage at the inputs of the A8 node, the integrated output signal is not formed (no function). When voltage is restored to 150 V at input 4 of node A8, transistor VT1 is locked, restoring the original operation of the modular power source. The applied mode of operation of the transistor switch VT1 in static and dynamic modes reduces consumption currents from the primary on-board source and ensures uninterrupted operation of the modular source.

Модульный источник питания, представленный на фиг. 2, подключен по входу к следующим источникам тока с питанием: Вход 1 с напряжением 115 В/400 Гц, Вход 2 с напряжением БС 27 В - левый борт и Вход 3 БС 27 В - правый борт. Модульный источник питания содержит в своем составе выпрямительный мост - узел А1, вход которого подключен к источнику питания Вход 1. Выход узла А1 (нижний) является входом узла А2, а Выход узла А2 с коллектором VT1 и коллектором VT2 формируют шину 27 В промежуточного питания, которая подключена к входу 5 узла А8, а также является входом узлов A3…А6. Вход 2 источника БС 27 В-левый борт подключен к эмиттеру транзисторного ключа VT1. Вход 3 источника БС 27 В - правый борт подключен к эмиттеру транзисторного ключа VT2. База транзисторного ключа VT1 подключена к выходу Упр 1 узла А8, база транзисторного ключа VT2 подключена к выходу Упр 2 узла А8. Выводы дистанционного управления Вкл узлов А2…А6 подключены к входам 11, 13…16 узла А8. Выходы узлов A3, А4 подключены к выходной шине 12 В и к входу 6 узла А8. Выходы узлов А5, А6 подключены к выходной шине 5 В, а также к входу 7 узла А8. Выход 100 является выходом сигнала исправность.The modular power supply shown in FIG. 2, connected at the input to the following current sources with power: Input 1 with a voltage of 115 V / 400 Hz, Input 2 with a voltage of BS 27 V - the left side and Input 3 BS 27 V - the right side. The modular power supply includes a rectifier bridge - node A1, the input of which is connected to the power source Input 1. The output of node A1 (lower) is the input of node A2, and the output of node A2 with collector VT1 and collector VT2 form an intermediate power bus 27 V, which is connected to input 5 of node A8, and is also the input of nodes A3 ... A6. Input 2 of the BS source 27. The left side is connected to the emitter of the transistor switch VT1. Input 3 of BS 27 V source - the starboard side is connected to the emitter of the transistor switch VT2. The base of the transistor switch VT1 is connected to the output of control 1 node A8, the base of the transistor key VT2 is connected to the output control 2 of node A8. Remote control outputs On nodes A2 ... A6 are connected to the inputs 11, 13 ... 16 of the node A8. The outputs of the nodes A3, A4 are connected to the output bus 12 V and to the input 6 of the node A8. The outputs of the nodes A5, A6 are connected to the output bus 5 V, as well as to the input 7 of the node A8. Output 100 is a health signal output.

Работа модульного источника питания, приведенного на фиг. 2, осуществляется следующим образом:The operation of the modular power supply shown in FIG. 2 is carried out as follows:

при наличии входного напряжения 115 В, 400 Гц на клемме Вход 1 на выходе узла А1-моста выпрямительного будет присутствовать выпрямленное напряжение, соответствующее уровню промежуточной шины 150 В, которое обеспечивает питание узла А2 и контролируется входом 1 узла А8-контроллера. В соответствии с программой прошивки узла А8 - контроллера при наличии напряжения 150 В по включению формирует управляющие сигналы 11, 14 и 16. В результате по входам 1, 5, 6, 7 узла А8 проводится контроль наличия необходимых входных напряжений. При наличии всех входных напряжений (на контактах 1, …3, 5…7) и выходных (на контактах 11, 14, 16) напряжений формируется интегральный выходной сигнал «Исправность». Если в процессе работы модульного источника питания на шинах 12 В или 5 В контролируется по входам 6 и (или) 7 узла А8 снижение (провал) напряжения, включаются по выходам 13, 15 узла А8 резервные источники питания А5 и (или) А7, компенсирующие снижение выходного напряжения. Кроме организации контроля за уровнем выходного напряжения на шинах 12 В и 5 В узлом А8 обеспечивается контроль тока потребления нагрузки путем включения /отключения резервных модулей питания с целью регулирования выходной мощности источников и повышения КПД модульного источника питания в целом. При отказе модулей A1, А2 при пропадания входного напряжения на Входе узла А2 и шине 27 В, контролируемое по входам 1 и 5 узла А8, снижается напряжение на шине 27 В, в результате формируется команда Упр1, открывающая транзисторный ключ VT1, запирается узел А2 выходной командой 11 узла А2. При этом входное напряжение с клеммы 3 = 27 В - левый борт по выходной управляющей команде Упр 1 открывает транзисторный ключ VT1 и запитывает шину 27 В напряжением БС 27 В - левый борт, восстанавливая необходимую работоспособность выходных модулей А3…А6 и напряжение на шинах нагрузки. При отсутствии любого входного или выходного напряжения на входах узла А8 интегральный выходной сигнал «Исправность» не формируется (отсутствует). При отказе или пропадании напряжения = 27 В - левый борт по снижению напряжения на входе 5 узла А8 формируется управляющая команда Упр 2 подающая напряжение БС 27 В - правый борт на шину 27 В посредством транзисторного ключа VT2, и снимая команду Упр1. При восстановлении напряжения 150 В на входе 5 узла А8 снимается команда Упр2 и запирается транзистор VT2, восстанавливая первоначальную работу модульного источника питания. Примененный режим работы транзисторных ключей в статическом и динамическом режимах снижает токи потребления от первичного бортового источника.if there is an input voltage of 115 V, 400 Hz, a rectified voltage corresponding to the level of the intermediate bus 150 V, which provides power to node A2 and is controlled by input 1 of the node of the A8 controller, will be present at the input 1 terminal at the output of the A1 rectifier bridge node. In accordance with the firmware of the A8-node controller, if there is a voltage of 150 V, it generates control signals 11, 14 and 16 when turned on. As a result, the presence of the necessary input voltages is monitored at the inputs 1, 5, 6, 7 of the A8 node. In the presence of all input voltages (at contacts 1, ... 3, 5 ... 7) and output (at contacts 11, 14, 16) voltages, an integral output signal “Serviceability” is generated. If during operation of the modular power supply on 12 V or 5 V buses, the voltage decrease (failure) is monitored at inputs 6 and (or) 7 of node A8, and backup outputs A5 and (or) A7 are switched on at outputs 13, 15 of node A8, which compensate output voltage reduction. In addition to the organization of control over the level of output voltage on 12 V and 5 V buses, the A8 node monitors the load current by turning on / off redundant power modules in order to control the output power of the sources and increase the efficiency of the modular power supply as a whole. In case of failure of the A1, A2 modules when the input voltage at the Input of the A2 node and the 27 V bus disappears, controlled by the inputs 1 and 5 of the A8 node, the voltage on the 27 V bus decreases, as a result, the command Upr1 is opened, which opens the transistor switch VT1, the A2 output node is locked command 11 node A2. At the same time, the input voltage from terminal 3 = 27 V - the left side, using the control command Output 1, opens the transistor switch VT1 and supplies the 27 V bus with a voltage of BS 27 V - the left side, restoring the necessary working capacity of the output modules A3 ... A6 and the voltage on the load buses. In the absence of any input or output voltage at the inputs of the node A8, the integral output signal "Serviceability" is not formed (missing). In case of failure or loss of voltage = 27 V - the left side to reduce the voltage at the input 5 of the A8 node forms the control command Upr 2 supply voltage BS 27 V - the right side to the 27 V bus using the transistor switch VT2, and removing the command Upr1. When the voltage is restored to 150 V at the input 5 of node A8, the command Upr2 is removed and the transistor VT2 is turned off, restoring the original operation of the modular power source. The applied mode of operation of transistor switches in static and dynamic modes reduces consumption currents from the primary on-board source.

Модульный источник питания DC/DC модулей питания, представленный на фиг. 3, содержит с своем составе модуль А1, вход которого подключен к источнику питания Вход 1 с напряжением = 270 В и входу 1 узла А8 - контроллера, Вход 2 с напряжением 115 В 400 Гц, подключен к выпрямительному мосту - узлу А2, Вход 3 = 27 В подключен к эмиттеру транзисторного ключа VT2. Выход с выпрямительного моста подключен к входу 2 узла А8. Выход модуля А1 подключен к промежуточной шине 150 В. Кроме этого, к шине 150 В подключен коллектор транзисторного ключа VT1, а его база к выводу Упр 2 узла А8. Шина 150 В подключена к входу 4 узла А8. Вход модуля A3 подключен к шине 150 В и входу 4 узла А8. Выход модуля A3 подключен к шине 27 В. К этой же шине 27 В подключен коллектор транзисторного ключа VT2, база которого подключен к выходу Упр 2 узла А8. Шина 27 В подключена к к входу 5 узла А8 и к входам модулей А4…А7. Выходы модулей А4, А5 подключены к шине 12 В, а выходы модулей А6, А7 подключены к шине 5 В. Шина 12 В подключена к входу 6 узла А8, а шина 5 В подключена ко входу 7 узла А8. Дистанционный вход управления модуля А1 - Вкл подключен к выходу 11 узла А8, вход модуля A3 Вкл подключен к выходу 12 узла А8, вход модуля А4 Вкл подключен к выходу 14 узла А8, вход модуля А5 Вкл подключен к выходу 13 узла А8, вход модуля А6 Вкл подключен к выходу 16 узла А8, вход модуля А7 Вкл подключен к выходу 15 узла А8. С выхода 100 узла А8 формируется интегральный сигнал «Исправность».The modular DC / DC power supply of the power modules of FIG. 3, contains module A1, whose input is connected to a power source Input 1 with voltage = 270 V and input 1 of node A8 - controller, Input 2 with voltage of 115 V 400 Hz, connected to rectifier bridge - node A2, Input 3 = 27 V is connected to the emitter of the transistor switch VT2. The output from the rectifier bridge is connected to input 2 of the A8 node. The output of module A1 is connected to the intermediate bus 150 V. In addition, the collector of the transistor switch VT1 is connected to the bus 150 V, and its base is connected to terminal 2 of node A8. A 150 V bus is connected to input 4 of the A8 node. The input of module A3 is connected to the 150 V bus and input 4 of the A8 node. The output of module A3 is connected to the 27 V bus. The collector of the transistor switch VT2 is connected to the same 27 V bus, the base of which is connected to the Output 2 of node A8. The 27 V bus is connected to the input 5 of the A8 node and to the inputs of the A4 ... A7 modules. The outputs of the A4, A5 modules are connected to the 12 V bus, and the outputs of the A6, A7 modules are connected to the 5 V bus. The 12 V bus is connected to input 6 of the A8 node, and the 5 V bus is connected to input 7 of the A8 node. The remote control input of module A1 - On is connected to output 11 of node A8, input of module A3 On is connected to output 12 of node A8, input of module A4 On is connected to output 14 of node A8, input of module A5 On is connected to output 13 of node A8, input of module A6 On is connected to the output 16 of the A8 node, the input of the A7 module On is connected to the output 15 of the A8 node. From the output 100 of node A8, the integral signal “Serviceability” is formed.

Работа модульного источника питания (фиг. 3) происходит следующим образом:The operation of the modular power source (Fig. 3) is as follows:

при наличии всех входных напряжений = 270 В, 115 В 400 Гц и = 27 В (на входах) модульного источника питания, поступающих на входы контроллера - узла А8, в соответствии с программой зашивки контроллера, по включению в котором формируются управляющие сигналы 11. 12, 14 и 16 и подключается один из входных источников тока (например (=270 В). В результате по входам 4, 3, 5, 6 узла А8 проводится контроль наличия необходимых выходных напряжений. При наличии всех входных и выходных напряжений формируется интегральный выходной сигнал Исправности. Если в процессе работы модульного источника питания на шинах 12 В или 5 В контролируется по входам 5 и (или) 6 узла А8 снижение (провал) напряжения, включаются по выходам 13, 15 узла А8 резервные источники питания А5 и (или) А7, компенсирующие снижение выходного напряжения. Кроме организации контроля уровней выходного напряжения на шинах 12 В и 5 В, узлом А8 обеспечивается контроль и за током потребления нагрузки путем управления включением /отключением резервных модулей питания с целью повышения выходной мощности источников. При отказе модуля А1 или пропадания входного напряжения = 270 В снижается напряжение на шине 150 В, что контролируется входом 4 узла А8, в результате формируется команда Упр1, открывающая транзистор VT1 и снимая команду Вкл узла А1-выход 11 узла А8, подается напряжение около 150 В на шину 150 В, восстанавливая необходимую работоспособность выходных модулей и напряжение на выходных шинах нагрузки. При отсутствии любого входного или выходного напряжения на входах узла А8 интегральный выходной сигнал «Исправность» не формируется (отсутствует). При пропадании напряжения = 270 В и напряжения 115 В 400 Гц одновременно, снижается напряжение на шинах 150 В и 27 В и соответственно на входах 3, 4 узла А8, которое на это время формирует команду Упр 2, включая транзистор VT2 и отключая транзистор VT1, который в свою очередь подключает входное напряжение =27 В на шину 27 В, восстанавливая напряжение шины 27 В и обеспечивая работоспособность выходных модулей А4…А7 с напряжениями на шинах 12 В и 5 В до необходимого уровня. После восстановления входных питающих напряжений 270 В и 115 В 400 Гц транзисторы VT1 и VT2 запираются. Примененный режим управления транзисторов VT1, VT2 позволяет работать в статическом или динамическом режиме с целью снижения тока потребления от первичного бортового источника.in the presence of all input voltages = 270 V, 115 V 400 Hz and = 27 V (at the inputs) of the modular power supply supplied to the inputs of the controller - node A8, in accordance with the controller's firmware program, by switching on which control signals are generated 11. 12 , 14 and 16, and one of the input current sources is connected (for example (= 270 V). As a result, the presence of the necessary output voltages is monitored at inputs 4, 3, 5, 6 of node A8. If all input and output voltages are present, an integral output signal is generated If there are m muzzle power supply on 12 V or 5 V buses is monitored for inputs 5 and (or) 6 of node A8; voltage drop (failure); turns on outputs 13, 15 of node A8; backup power sources A5 and (or) A7 are compensated for, which compensate for a decrease in output voltage. In addition to the organization of control of the output voltage levels on the 12 V and 5 V buses, the A8 node also monitors the load current by controlling the on / off redundant power modules in order to increase the output power of the sources. If the A1 module fails or the input voltage = 270 V disappears, the voltage on the 150 V bus decreases, which is controlled by the input 4 of the A8 node, as a result, the Upr1 command is generated, which opens the transistor VT1 and removes the On command of the A1-output node 11 of the A8 node, a voltage of about 150 In on the bus 150 V, restoring the necessary performance of the output modules and the voltage on the output bus load. In the absence of any input or output voltage at the inputs of the node A8, the integral output signal "Serviceability" is not formed (missing). With the loss of voltage = 270 V and voltage of 115 V 400 Hz at the same time, the voltage decreases on the buses 150 V and 27 V and, respectively, at the inputs 3, 4 of the A8 node, which at this time forms the command Upr 2, including the transistor VT2 and turning off the transistor VT1, which in turn connects the input voltage = 27 V to the 27 V bus, restoring the voltage of the 27 V bus and ensuring the operability of the output modules A4 ... A7 with voltages on the 12 V and 5 V buses to the required level. After restoration of the input supply voltages 270 V and 115 V 400 Hz, the transistors VT1 and VT2 are locked. The applied control mode of transistors VT1, VT2 allows you to work in static or dynamic mode in order to reduce the current consumption from the primary on-board source.

В состав всех модульных источников питания входит узел А8 - контроллер ИП, структурная схема которого представлена на фиг. 4.All modular power supplies include the A8 node — an IP controller, the structural diagram of which is shown in FIG. four.

В состав контроллера ИП входят оптопары входных сигналов А1…А7, управляющая микросхема D1, организованная по принципу работы дешифратора или ПЗУ и выходные оптотранзисторные ключи Т1…Т9. Входы А1…А7 являются одноименными входами узла А8 и подключены к одноименным входам D1. Выходы D1 (8…16) являются входами оптотранзисторных ключей Т1…Т9, а выходы которых являются одноименными выходами узла А8. Прошивка БМК для каждого варианта модульного источника питания индивидуальна.The IP controller includes optocouplers of the input signals A1 ... A7, the control chip D1, organized by the principle of the decoder or ROM, and the output optotransistor switches T1 ... T9. Inputs A1 ... A7 are the inputs of the same node A8 and are connected to the inputs of the same name D1. The outputs D1 (8 ... 16) are the inputs of the optotransistor switches T1 ... T9, and the outputs of which are the outputs of the same node A8. BMK firmware for each version of a modular power supply is individual.

Состав входных - выходных команд контроллера ИП:The composition of the input - output commands of the IP controller:

- входные аналоговые сигналы предназначены для контроля уровня входных напряжений: - напряжение =270 В; - напряжение уровнем = 150 В (выпрямленное напряжение 115 В 400 Гц); напряжения =27 В;. +12 В и =5 В;- input analog signals are designed to control the level of input voltages: - voltage = 270 V; - voltage level = 150 V (rectified voltage 115 V 400 Hz); voltage = 27 V ;. +12 V and = 5 V;

- выходные команды управления предназначены для включения/отключения DC/DC модулей по цепям дистанционного управления, управлением транзисторных ключей VT1 и VT2, управляемых сигналами Упр 1 и Упр 2; формирование интегрального сигнала контроля «Исправность».- output control commands are designed to enable / disable DC / DC modules through remote control circuits, by controlling transistor switches VT1 and VT2, controlled by the signals of Control 1 and Control 2; formation of the integral signal of control “Serviceability”.

Работа контроллера ИП определяется программой прошивки микросхемы D1, которая для каждой системы ЛА индивидуальна.The operation of the IP controller is determined by the firmware of the D1 chip, which is individual for each aircraft system.

Claims

1. A method of constructing a modular power supply with increased reliability, which consists in creating its structure with serial connection of power modules by using intermediate buses organized by the level of supply voltages corresponding to the primary current sources of the aircraft, while in case of interruptions in the power supply circuit of the main source of primary current, the presence of dips voltage in the conditions of emergency operation and shutdown of the primary supply network, connect the backup current sources of another level with voltage by an intermediate bus for powering the main self-protected DC / DC power modules, in addition, in order to increase the reliability of the main modules, the main output modules are duplicated by the level of the output voltage in case of failure or overloading of the current of one or more output modules, while the presence of supply voltages is monitored integrated controller.

2. The modular power supply with increased reliability for implementing the method according to claim 1, characterized in that it is connected at the input to the following power sources with power: Input 1 with a voltage of 115 V / 400 Hz - left side, Input 2 with a voltage of 115 V / 400 Hz - starboard side and Input 3 = 27 V, contains a rectifier bridge - node A1, the input of which is connected to a power source Input 1, and a rectifier bridge - node A2, connected at the input to the source Input 2, outputs of nodes A1 and A2 are an intermediate bus with a level of 150 V, which in turn is connected to the input of node A3 and to the input 4 of node A8 - the controller, input 3 of source = 27 V is connected to the emitter of transistor key VT1, the base of transistor key VT1 is connected to output Upr 1 of node A8, and the output of node A3 and collector VT1 are designed to form a 27 V bus intermediate power supply, which is connected to input 5 of the A8 node, and also are the power source of the A4 ... A7 nodes, remote control outputs On nodes A3. A4 ... A7 are connected to the inputs 12 ... 16 of the A8 node, the outputs of the A4, A5 nodes are connected to the 12 V output bus and to the input 6 of the A8 node, the outputs of the A6, A7 nodes are connected to the 5 V output bus, as well as to the input 7 of the A8 node, the output 100 is the output of the signal "health."

3. The modular power supply with increased reliability for implementing the method according to claim 1, characterized in that it is connected at the input of the following current sources with power: input 1 with a voltage of 115 V / 400 Hz, input 2 with a voltage of BS 27 V - left side and input 3 BS 27 V - starboard, contains a rectifier bridge - node A1, the input of which is connected to a power source Input 1, the output of node A1 (lower) is the input of node A2, and the outputs of node A2 with collector VT1 and collector VT2 are intended for the formation of a bus 27 V intermediate power, which is connected is connected to input 5 of node A8, and also is input of nodes A3 ... A6, input 2 of BS 27 V source is left connected to the emitter of transistor key VT1, and input 3 of BS 27 V source is right connected to emitter of transistor key VT2, base of transistor key VT1 is connected to the control unit 1 output of the A8 node, the base of the transistor switch VT2 is connected to the control unit 2 output of the A8 node, the remote control outputs are on the A2 ... A6 nodes are connected to the inputs 11, 13 ... 16 of the A8 node, the outputs of the nodes A3, A4 are connected to the output bus 12 In and to input 6 of node A8, the outputs of nodes A5, A6 are connected to the 5 V output bus, as well as to the input 7 node A8, the output 100 is the output of "Serviceability 'signal.

4. The modular power supply with increased reliability for implementing the method according to claim 1, characterized in that it contains module A1, the input of which is connected to the power source Input 1 with voltage = 270 V, input 2 with voltage 115 V / 400 Hz is connected to the rectifier bridge - node A2, input 3 = 27 V is connected to the emitter of the transistor switch VT2, in addition, all input sources are connected to the same inputs of the controller - node A8, the output of module A1 is connected to the 150 V intermediate bus, in addition to the 150 V bus transistor collector connected key VT1, and its emitter is connected to the lower output of node A2, while the base of this key is connected to the control terminal Upr 2 of node A8, the 150 V bus is connected to input 4 of node A8, the input of module A3 is connected to the 150 V bus and input 4 of node A8 , the output of module A3 is connected to the 27 V bus, the emitter of the transistor switch VT2 is connected to the same bus 27 V, the base of which is connected to the output of Unit 1 of A8, the 27 V bus is connected to input 5 of node A8 and to the inputs of modules A4 ... A7, outputs A4, A5 modules are connected to the 12 V bus, and the outputs of the A6, A7 modules are connected to the 5 V bus, the 12 V bus is connected to input 6 of the A8 node, and the bus and 5 V is connected to input 7 of A8 node, the remote input of module A1 - On is connected to output 11 of node A8, input of module A3 On is connected to output 12 of node A8, input of module A4 On is connected to output 14 of node A8, input of module A5 On is connected to the output 13 of the A8 node, the input of the A6 On module is connected to the output 16 of the A8 node, the input of the A7 On module is connected to the output 15 of the A8 node, the integral signal “Serviceability” is generated from the output 100 of the A8 node.

5. The controller according to paragraphs. 1-4, characterized in that it contains the input optocouplers A1 ... A7, the chip D1, organized by the principle of the decoder or ROM, and the output transistor optocouplers T1 ... T9, the inputs A1 ... A7 are the inputs of the controller of the same name, and the outputs A1 ... A7 are the inputs of the D1 chip, the outputs of the D1 chip (8 ... 16) are the inputs of the output transistor optocouplers T1 ... T9, the outputs of the optocouplers are the outputs of the same node A8.