SU1718331A1 - Устройство дл питани нагрузки - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в устройствах электропитани  систем автоматики и телемеханики рассредоточенныхобъектов. Цель - повышение удельных энергетических показателей . Устройство дл  питани  нагрузки содержит коммутатор, аккумул тор, нагрузку, клеммы дл  подключени  источника питани . В устройство введены конденсатор , ключ и формирователь сигналов управлени . В устройстве зар д аккумул тора осуществл етс  от предварительно зар женного конденсатора. Врем  между циклами зар да конденсатора по мере зар да аккумул тора увеличиваетс . Потребителем электроэнергии в устройствв  вл ютс  только формирователи сигналов управлени , что и определ ет повышение его удельных энергетических показателей. 1-з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  питани  рассредоточенных объектов автоматики и периферийных устройств телемеханики.

Известнее устройство дл  зар да аккумул торной батареи асимметричным током, содержащее источник посто нного тока, первый тиристор, первый диод, первый дроссель, к первому выводу которого подключен катод первого тиристора, второй дроссель, второй тиристор, анод которого соединен с вторым выводом второго дроссел , первый конденсатор, первый вывод которого соединен с первым выводом второго дроссел  и с вторым выводом первого дроссел , второй диод, второй конденсатор,

первый вывод которого соединен со вторым выводом первого конденсатора, с катодом первого диода и с анодом второго диода, аккумул торную батарею, блок контрол  напр жени  батареи, третий вывод которого подключен к минусу аккумул торной батареи , к катоду второго тиристора и к минусу источника посто нного тока, плюс которого соединен с анодом первого диода и с вторым выводом блока контрол  напр жени  батареи, первый вывод которого подключен к плюсу аккумул торной батареи, ко второму выводу второго конденсатора и к катоду второго диода.

Известно устройство гарантированного электропитани  элементов пам ти элект Ч| ь

00

ы

ронно-вычислительной машины, содержащее источник питающего напр жени , зар дное устройство, счетчик времени разр да аккумул тора, счетчик времени зар да аккумул тора, коммутатор, первый вход которого соединен с источником питающего напр жени , с входом зар дного устройства и с входом счетчика времени разр да аккумул тора, выход которого подключен к четвертому входу коммутатора, третий вход которого соединен с выходом счетчика времени зар да аккумул тора, к входу которого подключен второй выход зар дного устройства, первый выход которого соединен со вторым входом коммутатора, аккумул тор, стабилизатор напр жени , к первому входу которого подключен первый выход коммутатора, второй выход которого соединен с входом аккумул тора, первый выход которого подключен к второму входу стабилизатора напр жени , блок контрол  и доразр дки аккумул тора, вход которого соединен с вторым выходом аккумул тора, третий выход которого подключен ко второму входу счетчика времени разр да аккуму- л тора, выход блока контрол  и доразр дки аккумул тора соединен с п тым входом коммутатора, выходную шину, к которой подключен выход стабилизатора напр жени .

Наиболее близким по технической сущности  вл етс  устройство дл  питани  нагрузки , содержащее генератор посто нного тока, коммутатор, первый вход которого соединен с первым полюсом генератора по- .сто   иного тока, аккумул тор, датчик зар дного тока, первый вход которого соединен с вторым полюсом аккумул тора, функциональный преобразователь, к входу которого подключен выход датчика зар д- ноготока, ограничитель тока зар да ак,куму- л тора, второй дход которого соединен с выходом функционального преобразовател , автомат подключени , выход которого подключен ко второму входу коммутатора, третий вход которого соединен с выходом ограничител  тока зар да аккумул тора, нагрузку , первый вывод которой соединен с первым полюсом аккумул тора, с выходом коммутатора, с первым входом ограничите- л  тока зар да аккумул тора и с первым вхэдом автомата подключени , второй полис генератора посто нного тока подклю- , щ.. второму входу датчика зар дного /гака, к;. второму входу ограничител  тока -%&$&&. аккумул тора, к второму входу авто- .мата .подключени  и к второму выводу на- -гфузки.-.

казатели из-за большого потреблени  электроэнергии самим устройством дл  пита- ни  нагрузки из-за наличи  датчика зар дного тока, функционального преобразовател , ограничител  тока зар да батареи и автомата подключени .

Целью изобретени   вл етс  повышение удельных энергетических показателей путем уменьшени  потреблени  электроэнергии самим устройством питани  нагрузки .

В устройство дл  питани  нагрузки, содержащее коммутатор, аккумул тор, нагрузку , первый вывод которой подключен к первому полюсу аккумул тора, первый полюс дл  подключени  источника питани , который соединен с первым выводом питани  коммутатора, второй полюс дл  подклю- чени  источника питани , который подключен к второму выводу питани  коммутатора и к второму выводу нагрузки, введены конденсатор, ключ и формирователь сигналов управлени , выход которого подключен к входу коммутатора , первый выход которого соединен с первым входом формировател  сигналов управлени , второй вход которого соединен с первым выводом конденсатора , с вторым входом ключа и с третьим выходом коммутатора, второй выход которого подключен к первому входу ключа, выход которого соединен с первым выводом питани  формировател  сигналов управлени  и с первым полюсом аккумул тора, второй полюс которого подключен к второму выводу питани  формировател  сигналов управлени , к второму выводу конденсате ра и к второму полюсу дл  подключени  источника питани . Формирователь сигналов управлени  содержит стабилитрон, катод которого подключен к второму входу формировател  сигналов управлени , первый резистор, первый вывод которого соединен с первым входом формировател  сигналов управлени , второй резистор, первый вывод которого подключен к аноду стабилитрона , третий резистор, транзистор, база которого соединена с вторым выводом второго резистора и с первым выводом третьего резистора, четвертый резистор, второй вывод которого подключен к выходу формировател  сигналов управлени  и к коллектору транзистора, диод, анод которого соединен с эмиттером транзистора и с вторым выводом первого резистора, катод диода соединен с вторым выводом третьего резистора и с вторым выводом питани  формировател  сигналов управлени , первый вывод питани  которого подключен к первому выводу четвертого резистора.

л ютс  низкие удельные энергетические поНа чертеже приведена схема предлагаемого устройства дль питани  нагрузки, на которой показаны схемы коммутатора Длю- ча и формировател  сигналов управлени .

Устройство дл  питани  нагрузки со- держит коммутатор 1, конденсатор 2. ключ 3, к первому входу которого подключен второй выход коммутатора 1, формирователь 4 сигналов управлени , второй вход которого соединен с вторым входом ключа 3. с пер- вым выводом конденсатора 2 и с третьим выходом коммутатора 1, первый выход которого подключен к первому входу формировател  4 сигналов управлени , выход которого подключен к входу коммутатора 1, аккумул тор 5, нагрузку б, первый вывод которой соединен с первым полюсом аккумул тора 5, с выходом ключа 3 и с первым выводом питани  формировател  4 сигналов управлени , первый полюс дл  под- ключени  источника 7 питани , который подключен к первому выводу питани  коммутатора 1, второй полюс дл  подключени  источника 8 питани , который соединен с вторым выводом питани  коммутатора 1, вторым выводом питани  формировател  4 сигналов управлени , вторым полюсом аккумул тора 5, вторым выводом нагрузки 6 и вторым выводом конденсатора 2.

Коммутатор 1 содержит резистор 9, к первому выводу которого подключен вход коммутатора 1, транзистор 10, база которого соединена с вторым выводом резистора 9, резистор 11, первый вывод которого подключен к эмиттеру транзистора 10. рези- стор 12. транзистор 13, база которого соединена с вторым выводом.резистора 11 и с первым выводом резистора 12, резистор 14, резистор 15, диод 16, анод которого подключен к второму выводу резистора 15, транзистора 17, база которого соединена с вторым выводом резистора 14 и с первым выводом резистора 15, резистор 18, первый вывод которого подключен к коллектору транзистора 17 и к первому выходу комму- татора 1, второй выход которого соединен с коллектором транзистора 13 и с катодом диода 16. диод 19, анод которого подключен к вторбму выводу резистора 18, катод диода 19 соединен с третьим выходом коммутато- ра 1, эмиттер транзистора 17 соединен с первым выводом резистора 14, с коллектором транзистора 10 и с первым выводом питани  коммутатора 1, второй вывод питани  которого подключен к второму выводу резистора 12 и к эмиттеру транзистора 13.

Ключ 3 содержит диод 20, катод которого подключен к первому входу ключа 3, диод 21, анод которого соединен с вторым входом ключа 3, полевой транзистор 22, сток

которого подключен к катоду диода 21, резистор 23, первый вывод которого соединен с анодом диода 20 и с затвором транзистора 22, исток которого подключен к второму выводу резистора 23 и к выходу ключа 3.

Формирователь 4 сигналов управлени  содержит стабилитрон 24, катод которого подключен к второму входу формировател  4, первый резистор 25, первый вывод которого соединен с первым входом формировател  4, второй резистор 26, первый вывод которого подключен к аноду стабилитрона 24, третий резистор 27, транзистор 28, база которого соединена с вторым выводом резистора 26 и с первым выводом резистора 27, четвертый резистор 29, второй вывод которого подключен к коллектору транзистора 28 и к выходу формировател  4, первый вывод питани  которого соединен с первым выводом резистора 29, диод 30. анод которого подключен к эмиттеру транзистора 28 и к второму выводу резистора 25, второй вывод питани  формировател  4 соединен с вторым выводом резистора 27 и с катодом диода 30.

Стабилитрон 24 выбираетс  таким образом , что пороговое напр жение срабатывани  формировател  4 сигналов управлени  по второму вхбду- Unop равно сумме максимального напр жени  аккумул тора 5 и падению напр жени  в пр мом направлении на диоде 21.

Диод 30 выбираетс  исход  из того, что врем  уменьшени  напр жени  на конденсаторе 2 на величину падени  напр жени  в пр мом направлении i на диоде 30 - A U, за счет тока, потребл емого формирователем

4по второму входу, тока самозар да аккумул тора 5 и тока, потребл емого нагрузкой 6 должно быть равно установленной величине .

Устройство дл  питани  нагрузки работает следующим образом.

Работу устройства рассматривают начина  с момента включени  питани  - подключени  к устройству полюсов 7 и 8. при этом аккумул тор 5 должен быть зар жен не менее чем до половины его емкости (в ампер- часах), тогда напр жение на аккумул торе

5не ниже его нижнего допустимого значени .

Так как конденсатор 2 до включени  питани  разр жен, то при включении питани  на втором входе формировател  4 сигналов управлени  напр жение ниже Unop стабилитрон 24 формировател  4 закрыт и, следовательно , транзистор 28 также закрыт, на выходе формировател  4 имеетс  напр жение . При включении питани  срабатывает коммутатор 1 -открываетс  транзистор 10

и вследствие протекани  тока по цепи полюс 7 - переход коллектор - эмиттер транзистора 10 - резистор 11 - параллельно соединенные резистор 12 - переход база - эмиттер транзистора 13 - полюс 8, открываетс  транзистор 13. При открытии транзистора 13 возникает ток по цепи полюс 7 - резистор 14 - резистор 15 - диод 16 - переход коллектор - эмиттер транзистора 13 - полюс 8. Так как на коллекторе транзистора 13 напр жение уменьшаетс  до величины  ХЗ,5В, то по цепи + аккумул тора 5 - резистор 23 ключа 3 - диод 20 ключа 3 - коллектор транзистора 13 коммутатора 1, возникает ток и в ел едет вне это го к переходу затвор - исток транзистора 22 прикладываетс  отрицательное напр жение, закрывающее транзистор 22 и, соответственно, ключ 3, т.е. конденсатор 2 отключаетс  от аккумул тора 5. Кроме того, в базу транзистора 17 коммутатора 1 ответвл етс  часть тока, протекающего через резистор 14, и транзистор 17 открываетс . При открытии транзистора 17 возникает ток по цепи полюс 7 - переход эмиттер - коллектор транзистора 17 коммутатора 1 - резистор 25 формировател  4 - диод 30 формировател  4 - полюс 8. На диоде 30 по вл етс  падение напр жени  Аи, которое повышает величину порогового напр жени  срабатывани  по второму входу формировател  4 до значени  Drop + AU. Кроме того, при открытии транзистора 17 коммутатора 1 возникает ток по цепи - полюс 7 - переход эмиттер - коллектор транзистора 17 - резистор 18 - диод 19 - конденсатор 2 - полюс 8. Конденсате начинает зар жатьс . В момент, когда напр хсение на конденсаторе 2 достигает значени  Unop + A U, пробиваетс  стабилитрон 24 формировател  4, возникает ток, втекающий в базу транзистора 28 формировател  4. Транзистор 28 начинает открыватьс  и вследствие этого начинает уменьшатьс  напр жение на его коллекторе и на выходе формировател  4. При уменьшении напр жени  на выходе формировател  4 уменьшаетс  базовый ток транзистора 10 коммутатора 1 и коллекторный и эмиттерный токи этого транзистора, а вследствие этого, уменьшаетс  базовый ток транзистора 13. который начинает закрыватьс , при этом уменьшаетс  и базовый ток транзистора 17 и ток по цепи полюс 7 - переход эмиттер - коллектор транзистора 17 коммутатора 1 - резистор 25 формировател  4 - диод 30 формировател  4 - полюс 8. Падение напр жени  на диоде 30 формировател  4 уменьшаетс  и, следовательно, так как величина напр жени  на конденсаторе 2 и на втором входе формировател  4 остаетс  равной Unop + A U. процесс пробо  стабилитрона 24 и открыти  транзистора 28 формировател  4, а также процесс

закрыти  транзисторов 10,13 и 17 коммутатора 1 происходит лавинообразно. В момент закрыти  коммутатора 1 на коллекторе транзистора 13 коммутатора 1 напр жение становитс  близким к напр жению полюса

0 7 и на затворе транзистора 22 ключа 3 устанавливаетс  нулевой уровень напр жени  по отношению к истоку, открывающий транзистор 22 и ключ 3, через который конденсатор 2 подключаетс  аккумул тора

5 5 и начинаетс  зар дка аккумул тора 5. Кроме этого, прекращаетс  ток по цепи полюс 7- переход эмиттер-коллектор транзистора 17 коммутатора 1 - резистор 25 формировател  4 - диод 30 формировател 

0 4 - полюс 8, и падение напр жени  на диоде 30 становитс  примерно равным нулю, следовательно , величина порогового напр жени  закрыти  формировател  сигналов управлени  А становитс  равной Unop. Ког5 да в процессе разр да конденсатора 2 на аккумул тор 5, нагрузку 6 и на второй вход формировател  4 напр жение на конденсаторе 2 и, следовательно, на втором входе формировател  4 станет меньше Unop, в

0 формирователе 4 начинает закрыватьс  стабилитрон 24, что вызывает уменьшение базового тока транзистора 28 и увеличение напр жени  на его коллекторе и на выходе формировател  4. Последнее вызывает уве5 личение базового тока транзистора 10 и далее транзисторов 13 и 17 коммутатора 1, по вл етс  ток по цепи полюс 7 - эмиттер - коллектор транзистора 17 коммутатора 1 резистор 25 формировател  4-диод 30 фор0 миЈовател  4 - полюс 8. На диоде 30 по вл етс  падение напр жение и, следовательно, на стабилитроне 24 формировател  4 уменьшаетс  падение напр жени , еще больше уменьшаетс  базовый ток

5 транзистора 28, увеличиваетс  напр жение на выходе формировател  4. Таким образом, процесс закрыти  транзистора 28 формировател  4 и открыти  транзисторов 10, 13 и 17 коммутатора 1 также происходит лавинооб0 разно. После открыти  транзисторов 10,13 и 17-переключени  коммутатора 1 устройство работает аналогично описанному.

По мере зар да аккумул тора 5 увеличиваетс  накопленна  в нем энерги  и умень5 шаетс  ток зар да, потребл емый от конденсатора 2, соответственно увеличиваетс  и врем  между циклами зар да конденсатора 2. В предельном случае, когда аккумул тор 5 полностью зар жен и ток его зар да равен току саморазр да, врем  между циклами зар да конденсатора 2 определ етс  током разр да конденсатора 2, равным суммарному току, потребл емому формирователем 4 сигналов управлени ,току саморазр да аккумул тора 5 и току, по- требл емому нагрузкой 6.

Экспериментальные исследовани  макета предлагаемого устройства показывают , что по сравнению с известным предлагаемое устройство потребл ет мень ще электроэнергии, так как потребл ющим электроэнергию элементом  вл етс  только формирователь 4 сигналов управлени  (ключЗ выполнен на полевом транзисторе и практически не потребл ет ток), тогда как в известном электроэнергию потребл ют датчик зар дного тока, функциональный преобразователь , ограничитель тока зар да батареи и автомат подключени .

Ф ормул а и зо б р.ете.н и   1. Устройство дл  питани  нагрузки, содержащее коммутатор, аккумул тор нагрузку , первый вывод которой подключен к первому полюсу аккумул тора, первый полюс дл  подключени  источника питани , который соединен с первым выводом пита.- ни  коммутатора, второй полюс дл  подключени  источника питани , который подключен к второму выводу питани  коМт мутатора и к второму выводу нагрузки, отличающеес  тем, что, с целью повышени  удельных энергетических показателей, в него введены конденсатор, ключ и форми/ рователь сигналов управлени , выход которого подключен к входу коммутатора,

первый выход которого соединен с первым входом формировател  сигналов управлени , второй вход которого соединен с первым выводом конденсатора, с вторым входом ключа и с третьим выходом коммутатора , второй выход которого подключен к первому входу ключа, выход которого соединен с первым выводом питани  формировател  сигналов управлени  и с первым полюсом аккумул тора, второй полюс которого подключен к второму выводу питани  формировател  сигналов управлени , к второму выводу конденсатора и к второму полюсу дл  подключени  источника питани . 2. Устройство по п.1, о т   и ч а ю щ е е- с   тем, что формирователь сигналов управлени  содержит стабилитрон, катод которого подключен к второму входу формировател  сигналов управлени , первый резистор, первый вывод которого соединен с первым входом формировател  сигналов управлени , второй резистор, первый вывод которого подключен к аноду стабилитрона, третий резистор , транзистор, база которого соединена с вторым выводом второго резистора и с первым выводом третьего резистора, четвертый резистор, второй вывод которого подключен к выходу формировател  сигналов управлени  и к коллектору транзистора , диод, анод которого соединен с эмиттером транзистора и с вторым выводом первого резистора, катод диода соединен с вторым вы водом третьего резистора и с вторым выводом питани  формировател  сигналов управлени , первый вывод питани  которого подключен к первому выводу четвертого резистора.

Claims (2)

1. Формула изобретения

   1. Устройство для питания нагрузки, содержащее коммутатор, аккумулятор, нагрузку, первый вывод которой подключен к первому полюсу аккумулятора, первый полюс для подключения источника питания, который соединен с первым выводом питания коммутатора, второй полюс для подключения источника питания, который подключен к второму выводу питания ком·: мутатора и к второму выводу нагрузки. 0 тл имеющееся тем, что, с целью повышения удельных энергетических показателей, в него введены конденсатор, ключ и форми* рователь сигналов управления, выход которого подключен к входу коммутатора, первый выход которого соединен с первым входом формирователя сигналов управления, второй вход которого соединен с первым выводом конденсатора, с вторым входом кл юча и с третьим выходом коммутатора, второй выход которого подключен к первому входу ключа, выход которого соединен с первым выводом питания формирователя сигналов управления и с первым полюсом аккумулятора, второй полюс которого подключен к второму выводу питания формирователя сигналов управления, к второму выводу конденсатора и к второму полюсу для подключения источника питания.
2. 2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что формирователь сигналов управления содержит стабилитрон, катод которого подключен к второму входу формирователя сигналов управления, первый резистор, первый вывод которого соединен с первым входом формирователя сигналов управления, второй резистор, первый вывод которого подключен к аноду стабилитрона, третий резистор, транзистор, база которого соединена с вторым выводом второго резистора и с первым выводом третьего резистора, четвертый резистор, второй вывод которого подключен к выходу формирователя сигналов управления и к коллектору транзистора. диод, анод которого соединен с эмиттером транзистора и с вторым выводом первого резистора, катод диода соединен с вторым выводом третьего резистора и с вторым выводом питания формирователя сигналов управления, первый вывод питания которого подключен к первому выводу четвертого резистора.