SU1111141A1

SU1111141A1 - Voltage stabilizer having redundancy

Info

Publication number: SU1111141A1
Application number: SU833570306A
Authority: SU
Inventors: Валерий Иванович Кудрявцев; Николай Николаевич Патлых; Илья Абрамович Подлиск; Атоф Юсеф Фарес
Original assignee: Ленинградский Электротехнический Институт Связи Им.Проф.М.А.Бонч-Бруевича
Priority date: 1983-04-04
Filing date: 1983-04-04
Publication date: 1984-08-30

Abstract

СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ С РЕЗЕРВИРОВАНИЕМ, содержащий два регулирующих элемента, первый из которых включен последовательно в силовую шййу силовым входом к входной клемме ; первый блок управлени , выход которого подключен к управл ющему входу первого регулирующего элемента, второй блок управлени , включенный между выходной клеммой и общей шиной питани , выход которого подключен к управл ющему входу второго регулирующего элемента, отличающ йс тем, что, с целью повышени КПД при нормсшьном режиме работы и наде ности стабилизатора, в него введены: токостабилизирующий двухполюсник, тиристор, дополнительный блок управлени и предохранитель, причем второй регулирующий элемент включен между выходной клеммой и общей шиной питани , токостабилизирующий дву}5полюсник включен между входной и выходной клеммами последовательно с тиристором, допол1 ительный блок управлени подключен входами между входной и выхоД ной клеммами,а выходом - к управл ю (Л щему электроду тиристора, предохранитель включен между выходом первого регулирующего элемента и выходной клеммой.VOLTAGE STABILIZER WITH RESERVATION, containing two control elements, the first of which is connected in series to the power circuit by a power input to the input terminal; the first control unit, the output of which is connected to the control input of the first regulating element, the second control unit connected between the output terminal and the common power bus, the output of which is connected to the control input of the second regulating element, in order to increase efficiency normal operation mode and stabilizer reliability, the following are entered into it: a current-stabilizing two-terminal, thyristor, an additional control unit and a fuse, the second regulating element being connected between the output a terminal and a common power bus, a two-voltage current-stabilizing circuit is connected between the input and output terminals in series with the thyristor, an additional control unit is connected to the inputs between the input and output terminals, and an output to the control unit (Lead thyristor electrode, a fuse is connected between the output of the first regulating element and output terminal.

Description

Изобретение относитс к электротехнике и радиотехнике, а именно к источникам вторичного электропитани радиоэлектронного оборудовани , и может быть испольэовано в приборостроении , измерительной и вычислительной технике дл питани различной радиоэлектронной аппаратуры.The invention relates to electrical engineering and radio engineering, in particular, to sources of secondary power supply for electronic equipment, and can be used in instrument making, measuring and computing equipment for powering various electronic equipment.

Известен резервированный стабилизатор напр жени посто нного тока, содержащий два последовательно включенных элемента в силовую шину стабилзатора , управл емых двум блоками управлени , подключенных входами к выходу стабилизатора. В даннсм устройстве резервирование одного из регулирующих элементов осуществл етс при помощи двух дополнительЕШх транзисторов с двум датчиками тока, включенных соответственно между выходами блоков управлени и управл ющими входами регулирующих элементов Ш.A redundant DC voltage regulator is known, containing two series-connected elements in the stabilizer power bus, controlled by two control units connected by inputs to the stabilizer output. In this device, the reservation of one of the regulating elements is carried out using two additional transistors with two current sensors connected respectively between the outputs of the control units and the control inputs of the regulating elements W.

Недостатками данного устройстваk вл ютс относительно низкое значение КПД, так как оба регулирунмцих элемента работгиот в линейном режиме с большим .падением напр жени на их коплектор-эмиттерных переходах; низка надежность, так как при обрыве одного из регулирукмцих элементов прекращаетс подача энергии в нагрузку стабилизатора .The disadvantages of this device are the relatively low efficiency value, since both regulating elements work in linear mode with a large voltage drop across their collector-emitter junctions; low reliability, since the breakage of one of the regulating elements stops the energy supply to the stabilizer load.

Наиболее близким к изобретению вл етс стабилизатор напр жени с резервированием , содержащий два регулирующих элемента, включенных последовательно между входной и выходной клеммами силовой шины, управл емых коммутируемым блоком управлени , состо щим из двух блоков управлени , выводами подключенных к управл кхдим входам регулирующих элементов соответственно , а входами - к выходу стабилизатора 121.Closest to the invention is a voltage regulator with redundancy, containing two regulating elements connected in series between the input and output terminals of the power bus, controlled by a switched control unit, consisting of two control units, the outputs connected to the control inputs of the regulating elements, respectively, and inputs - to the output of the stabilizer 121.

В данном устройстве при пробое регулирующего элемента последний переходит из режима насыщени в линейный режим и этим обеспечиваетс дальнейша работа стабилизатора. Однако это устройство имеет относительно невысокое значение КПД при нормальном режиме работы и недостаточную надежность . Это объ сн етс тем, что в цепи пр мой передачи энергии включены насьпценный регулирующи элемент и дат-. чик защиты по току от коротких замыканий ,в которых за счет потерь мощности происходит ухудшение КПД.Кроме того, при обрыве любого из регулирующих элементов стабилизатор выходит из стро и подача энергии в нагрузку прекращаетс , что в целом понижает надежность устройства.In this device during the breakdown of the regulating element, the latter passes from the saturation mode to the linear mode and this ensures the further operation of the stabilizer. However, this device has a relatively low value of efficiency in normal operation and lack of reliability. This is due to the fact that the direct control element and dat- A current protection short-circuit protection in which efficiency is degraded due to power losses. In addition, if any of the regulating elements break, the stabilizer is out of service and the power supply to the load is stopped, which generally reduces the reliability of the device.

Цель изобретени - повышение КПД в нормал ном режиме работы и надёжности стабилизатора напр жени с . резервированием.The purpose of the invention is to increase the efficiency in the normal mode of operation and the reliability of the voltage regulator. by reservation.

Поставленна цель достигаетс тем что в стабилизатор напр жени с резервированием , содержащий два регулиющих элемента, первый из которых вклчен последовательно в силовую шину силовым входом к входной клемме, перЬый блок управлени , выход которого подключен к управл ющему входу первого регулирующего элемента, второй блок управлени , включенный между выходной клe o«IOй и шиной питани , выход которого подключен к управл кицему входу второго ре гулирувицего элемеита, введены токостабилзируннций двухполюсник, тиристор, дополнительный блок управлени и шредохранитель , причем второй регулирующий элемент включен между выходной клеммой и общей шиной питани , токостабилизирующий двухполюсник включен между входной и выходной клеммами последовательно с тиристором, дополнительный блок управлени подключен входами между входной и выходной клеммами. а выходом - к управл ющему электроду тиристора, предохранитель включен между выходом первого регулирующего элемента и выходной клеммой.The goal is achieved by the fact that the redundant voltage regulator contains two control elements, the first of which is connected in series to the power bus by the power input to the input terminal, the first control unit, the output of which is connected to the control input of the first control element, the second control unit, connected between the output cell o "IO and the power bus, the output of which is connected to the control input of the second control unit, introduced a two-terminal, thyristor, additional and shredohranitel lock control, the second regulating member is connected between the output terminal and a common power bus tokostabiliziruyuschy bipole is connected between the input and output terminals in series with the thyristor, an additional control unit inputs connected between the input and output terminals. and the output is connected to the control electrode of the thyristor, a fuse is connected between the output of the first regulating element and the output terminal.

На чертеже приведена схема предла|Гаемого стабилизатора. I Стабилизатор содержит два регулирующих элемента 1 и 2, перБыК из которых включен последовательно в силовую шину силовым входом к входной клемме, и.два блока 3 и 4 управлени , выход каждого из которых подключен к управл ющему входу соответствующего регулирующего элемент.а, блок 3 управлени регулирующего элемента 1 включен между выходом этого регулирующего элемента и общей шиной а регулирующий элемент 2 и его блок 4 управлени включены между выходной клеммой и общей шиной, предохранитель 5, включенный между выходом регулирующего элемента 1 и выходной клеммой, а между входной и выходной клеммами введены токостабилизирующий двухполюсник 6f включенный последовательно с тиристором 7, и дополнительный блок 8 управлени , выход которого подключен к.управл ющему элекроду тиристора 7. В качестве токостабклйэирующего двухполюсника может быть применено балластное сопротивление ,The drawing shows the scheme of the proposed | stabilized stabilizer. I The stabilizer contains two regulating elements 1 and 2, perByK of which are connected in series to the power bus by the power input to the input terminal, and two control units 3 and 4, the output of each of which is connected to the control input of the corresponding regulating element. A, block 3 the control element 1 is connected between the output of the regulating element and the common bus and the regulating element 2 and its control unit 4 are connected between the output terminal and the common bus, a fuse 5 connected between the output of the regulating element 1 and the output terminal and between the input and output terminals administered tokostabiliziruyuschy bipole 6f connected in series with a thyristor 7, and an additional control unit 8, the output of which is connected k.upravl yuschemu elekrodu thyristor 7. The ballast can be applied as a two-pole tokostabklyeiruyuschego,

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

В нормальном режиме работы стабилизатора регулирующий элемент 2 при помощи блока 4 управлени находитс в режиме отсечки (регулирующий элемент 2 закрыт). Регулирующий элемент 1 при помощи блока 3 управлени обеспечивает нормальный режим стабилизации выходного напр жени ,- а тиристор 7 закрыт,так как на его управл ющем электроде отсутствует напр же ние включени . В аварийном режиме (при обрыве в цепи регулирующего элемента 1 или предохранител 5) блок 8 управлени тиристором обеспечивает переход тиристора 7.в открытое состо ние, что приводит к некоторому увеличению напр жени на выходе стабилизатора, а блок 4 управлени переводит регулирующий элемент 2 в линейный режим. При этом токостабилизирующий двух- полюсник 6 и регулирующий элемент 2 образуют стабилизатор напр жени с п раллельным включением регулирующего элемента, что обеспечивает, дальнейшую работу предлагаемого стабилизатора и стабилизацию напр жени на его выходе. В случае обрыва регулирующего эле мента 1 начинает работать регулирующий элемент 2 в схеме стабилизатора с параллельным включением регулирующего элемента, что обеспечивает бесперебойность напр жени на выходе предлагаемого устройства. В случае пробо регулирующего элемента 1 напр жение на выходе стабилизатора начинает увеличиватьс , что приводит к включению регулирующего элемента 2. При этом через предохранитель 5 начинает протекать сумма токов нагрузки и- регулирующего элемента 2. В результате этого , предохранитель 5 сгорает и включаетс цепь, содержаща токостабилизирующий двухполюс ник 6, и предлагаемый стабилизатор продолжает.нормальную работу и стафилизацию выходного напр жени . Наличие в известном устройстве 1 насыщенного регулирующего элемента и .датчика защиты по току, включенных в силовую цепь последовательно, на КОТО1Ж1Х при протекании тока нагрузки 1ц создаютс падени напр жени и Uj , обусловленные соответственно сопротивлением перехода коллектор эмиттер насыщенного регулирующего эл мента и сопротивлением датчика защи ты по току, приводит к выделению на них мощностей Р,, ХнОнд и РП,. , вл ющихс мощност ми дополнительных потерь. Так как ток нагрузки IM РЙИ/ОЦ (РН , UM - мощность и напр жение на нагрузке), последователь но суммарна мощность потерь на насы щенном регулирующем элементе 1 и датчике б защиты по току равна Следовательно,, КПД прототипа равен Н.«.,Ь - р„ р и р -J-p4.р 4 ППГ f где Ptw - потери мощност, присущие стабилизатору при отсутствии насыщенного регулирующего элемента и датчика защиты по току. Таким образом, по сравнению с известным устройством применение стабилизатора с параллельным включением регулирующего элемента в качестве резервного позвол ет достичь повышени КПД в нормальном режиме работы стабилизатора с резервированием, так как в силовую включен последовательно всего один элемент потерь (регулирующий элемент). Кроме того, при аварийном режиме КПД предлагаемого устройства может достичь КПД .стабилизатора с последовательным включением регулирующего элемента. Отсутствие в силовой цепи дополнительных функциональных элементов приводит к получению дополнительного эффекта при предлагаемом пути резер- , вировани стабилизатора - исключена потери мощности РПОТ-.ММ +РПОТ.З в формуле (1), обусловленные сопротивлени ми перехода коллектор - эмит- . тер насыщенного регулирующего элемента 1 и датчика 6 защиты по току в прототипе, что приводит к повышению КПД предлагаемого устройства до величины КПД стабилизатора с последовательным включением регулирующего эле мента. Стаби ЛИЗ авторы с параллельным включением регулирующего элемента в отличие от стабилизаторов с последовательным включением регулирующего элемента характеризуютс нечувствительностью к перегрузкам и коротким замыкани м на их выходе и не требуют дополнительных устройств защиты от перегрузок. Обеспечиваетс работоспособность устройства в целом и бесперебойность подачи энергии в нагрузку при любой аварийной ситуации по сравнению с устройством с двум регулирующими элементами , включенными последовательно в силовую цепь. Надежностьстабилизатора с параллельным включением регулирующего элемента вьоие, чем у стабилизатора с последовательным включением регулирующего элемента.In the normal operation of the stabilizer, the regulating element 2 is in the cut-off mode with the help of the control unit 4 (the regulating element 2 is closed). The regulating element 1 by means of the control unit 3 provides the normal mode of output voltage stabilization, and the thyristor 7 is closed, since there is no switching voltage on its control electrode. In emergency mode (in case of an open circuit in the regulating element 1 or fuse 5), the thyristor control unit 8 transfers the thyristor 7. to the open state, which leads to a slight increase in voltage at the stabilizer output, and the control unit 4 converts the regulating element 2 to linear mode. In this case, the current stabilizing double pole 6 and the regulating element 2 form a voltage stabilizer with parallel switching on the regulating element, which ensures the further operation of the proposed stabilizer and stabilization of the voltage at its output. In the event of a break of the regulating element 1, the regulating element 2 begins to work in the stabilizer circuit with the parallel switching on of the regulating element, which ensures uninterrupted voltage at the output of the proposed device. In the case of the breakdown of the regulating element 1, the voltage at the output of the stabilizer begins to increase, which leads to the inclusion of the regulating element 2. In this case, the sum of load currents and the regulating element 2 begin to flow through the fuse 5. As a result, the fuse 5 burns and turns on the circuit containing current-stabilizing two-pole nick 6, and the proposed stabilizer continues. normal operation and staphylation of the output voltage. The presence in the known device 1 of a saturated regulating element and a current protection sensor included in the power circuit in series on the KOTO1Zh1X when the load current 1c flows, voltage drops and Uj are created, respectively, due to the junction resistance of the collector emitter of the saturated regulating element and the resistance of the protection sensor on current, leads to the allocation of power on them P ,, HNOnd and RP ,. Additional loss power. Since the load current IM РЙИ / ОЦ (РН, UM is the power and voltage on the load), the total total loss power on the saturated regulating element 1 and the current protection sensor b is equal therefore, the efficiency of the prototype is equal to N. “., B - p „p and p -J-p4.r 4 PPG f where Ptw is the power loss characteristic of a stabilizer in the absence of a saturated regulating element and a current protection sensor. Thus, in comparison with the known device, the use of a stabilizer with a parallel connection of the regulating element as a backup allows to achieve an increase in efficiency in the normal mode of operation of the stabilizer with redundancy, since only one loss element (the regulating element) is connected in series to the power one. In addition, in emergency mode, the efficiency of the proposed device can achieve an efficiency of a stabilizer with a series connection of the regulating element. The absence of additional functional elements in the power circuit results in an additional effect with the proposed path of reserve and stabilizer - the power loss RPOT-.MM + RPOT.Z in formula (1), due to the collector-emit- ting transfer resistance, is excluded. ter of the saturated regulating element 1 and the current protection sensor 6 in the prototype, which leads to an increase in the efficiency of the proposed device to the value of the efficiency of the stabilizer with the sequential activation of the regulating element. Stabilizers The authors with a parallel connection of a regulating element, unlike stabilizers with a series connection of a regulating element, are characterized by insensitivity to overloads and short circuits at their output and do not require additional overload protection devices. The operability of the device as a whole and the uninterrupted supply of energy to the load in any emergency situation compared with a device with two control elements connected in series to the power circuit is ensured. The reliability of the stabilizer with parallel connection of the regulating element is higher than that of the stabilizer with the series connection of the regulating element.

43-И43-I

8eight

Claims

RESERVED VOLTAGE STABILIZER, comprising two control elements, the first of which is connected in series to the power input by the power input to the input terminal; the first control unit, the output of which is connected to the control input of the first control element, the second control unit connected between the output terminal and the common power bus, the output of which is connected to the control input of the second control element, characterized in that, in order to increase the efficiency under normal operating mode and reliability of the stabilizer, a current-stabilizing two-terminal device, a thyristor, an additional control unit and a fuse are introduced into it, and the second control element is connected between the output terminal and a common supply bus, a current-stabilizing two-terminal device is connected between the input and output terminals in series with the thyristor, an additional control unit is connected to the inputs between the input and output-gj ¹ terminals, and the output is connected to the thyristor control electrode, a fuse is connected between the output of the primary control element and the output terminal .