SU989533A1 - Блок стабилизированного питани дл информационно-измерительной системы - Google Patents

Description

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к информационно-измерительным системам.

Известны блоки стабилизированного питания, которые могут быть использованы для питания информационно-измерительных систем tl).

В этих блоках при включений и Выключении сетевого напряжения стабилизированное напряжение появляется и исчезает ступенчато. Такая форма изменения напряжения отрицательно сказывается на элементах электроники, получающих энергию подобных блоков 'питания. Во время ступенчатых изменений напряжения питания в нагрузке могут возникать опасные переходные процессы, которые снижают ресурс радиоэлектронных элементов и даже могут выводить их из строя. Кроме того, ступенчатое изменение больших токов, которыми питают аппаратуру ИИС блоки питания, приводит к возникновению сильных помех, которые могут нарушить нормальную работу находящейся поблизости электронной аппаратуры. Поэтому обычно аппаратуру ИИС в интервалах времени, когда она не используется , не выключают и она бесполезно поглощает значительное коли,чество электроэнергии. Возможным выходом является обеспечение плавного принятия и снятия нагрузки блоком g стабилизированного питания.

Наиболее близким по технической ! сущности к предлагаемому является блок .стабилизированного питания,состоящий из трансформатора, первый выЮ ход которого соединен с входом выпрямителя , а второй выход - с входом источника опорного напряжения, один выход выпрямителя соединен с первым входом регулирующего элемента, выход _ которого соединен с выходом блока и с одним из входов задатчика напряжения, другой выход выпрямителя соединен с шиной нулевого потенциала, выход источника опорного напряжения __ и выход задатчика напряжения соединенны с входами элемента сравнения, выход усилителя постоянного тока соединен с вторым входом регулирующего элемента 121.

Недостатком прототйпа является 25 крупное нарастание тока через нагрузку при включении и резкий спад при выключении, из-за чего возникают сильные помехи, а также быстро расходуется ресурс питаемой аппара30 туры.

989533 4

Целью изобретения является уменьшение помех при включении и выключении блока питания, а также повышение ресурса питаемой аппаратуры.

Поставленная цель достигается тем, что в блок стабилизированного пита- j ния, содержащих трансформатор, первый^J выход которого соединен с входом выпрямителя, а второй выход - с .входом источника опорного напряжений_с один выход выпрямителя соединен с первым .θ входом регулирующего элемента, выход которого соединен с выходом блока и с одним из входов задатчика напряжения, другой выход выпрямителя соединен с шиной нулевого потенциала, выход источника опорного напряжения и выход задатчика напряжения соединены с входами элемента сравнения, выход усилителя постоянного тока соединен с вторым входом регулирующего элемента, введены реле с задержкой на выключение, 20 два реле с задержкой на выключение., состоящий из резистора и конденсатора интегрирующий элемент, вход которого присоединен к выходу элементасравнения, выход - к входу усилителя 25 постоянного тока, а параллельно резистору интегрирующего элемента включены замыкающие контакты реле с задержкой на включение, параллельно входу интегрирующего элемента подсоединены 30 размыкающие контакты первого реле с задержкой на выключение, к входам трансформатора подключены замыкающие контакты второго реле с задержкой на выключение, а обмотки реле подсое-35 динены параллельно первому и второму входам блока.

Величина задержки на включение реле выбрана равной удвоенной постоянной времени интегрирующего элемента, до Величина задержки на выключение первого реле с такой задержкой равна времени отпускания контактов реле с задержкой на включение. Величина задержки на выключение второго реле с такой задержкой равна удвоенной постоянной времени интегрирующего элемента.

На фиг.1 изображена схема предлагаемого блока; на фиг.2 - временная диаграмма процессов, происходящих^ во время включения и выключения блока временного стабилизированного питания .

Блок состоит из трансформатора 1, выпрямителя 2, регулирующего эле- 55 мента 3, задатчика напряжения 4, источника опорного напряжения 5, элемента сравнения 6, усилителя постоянного тока 7, интегрирующего элемента, состоящего из резистора 8 и кон- 60 денсатора 9, реле 10 с задержкой на включение с контактами 11, двух реле 12 и 13 с задержкой на включение с контактами соответственно 14 и 15, резисторов 16, контактов 17, управля-65 ющих включением и выключением блока питания, выходных шин 18 и 19 блока питания и шин 20 и 21, питаемых от ^евыключаемого источника напряжения. Первая вторичная обмотка трансформатора 1 соединена со входом выпрямителя 2, вторая - со входом источника опорного напряжения 5. Один выход выпрямителя 2 соединен с первым входом регулирующего элемента 3. Второй выход выпрямителя соединен с первой выходной шиной 19 блока питания, с первым выводом конденсатора 9, с одним из контактов 15 реле 13, с первым входом задатчика напряжения 4. Второй вход регулирующего элемента 3 соединен с выходом усилителя постоянного тока 7. Выход регулирующего элемента 3 соединен со второй выходной шиной 18 блока питания и со вторым входом задатчика напряжения 4. Выход источника опорного напряжения 5 соединен с первым входом элемента сравнения 6. Выход задатчика 4 соединен со вторым входом этого элемента. Выход элемента сравнения б соединен с первым выводом резистора 8 и со вторым контактом 17. Второй вывод резистора 8 соединен со входом усилителя 7 и со вторым выводом конденсатора 9. Резистор 8 шунтирован контактами 11 реле 10. Начало обмоток реле 10, 12 и 13 через резисторы 16 соединены с одной шиной 20 невыключавмого источника напряжения. Концы этих обмоток соединены вместе и через контакты 17 соединены с шиной 21 невыключаемого источника.

В первичную обмотку трансформатора 1 включены нормально разомкнутые контакты 14 реле 12. На фиг.2 показаны (сверху вниз) изменение напряжения на выходе блока стабилизированного питания (между шинами 18 и 19), положения контактов 17, 14, 11 и 15 во время включения, работы и при выключении блока стабилизированного питания. Верхний уровень кривых контакты замкнуты, нижний - разомкнуты .

Работа предлагаемого блока происходит следующим образом.

В исходном (выключенном) состоянии контакты 17 разомкнуты и обмотки реле 10, 12 и 13 обесточены. Контакты 11 и 14 разомкнуты, а контакты 15 замкнуты. Для включения блока питания внешнее устройство (например, таймер) замыкает контакты 17. При этом без задержки реле 12 замыкает контакты 14, а реле 13 размыкает контакты 11. Контакты 14 подают сетевое напряжение на вход трансформатора 1, а контакты 15 снимают со входа интегрирующего элемента потенциал корпуса и подают на него сигнал небаланса с выхода элемента сравнения 6. Контакты 11 пока разомкнуты. Напряжение с

9.89533 выхода элемента сравнения 6 начинает заряжать конденсатор 9, включенный на входе усилителя постоянного тока 7, который плавно воздействует на второй вход регулирующего элемента 3. Потенциал на шине 18 и ток через нагрузку, * зависящий от разности потенциалов между шинами 18 и 19, начинают плавно возрастать. Одновременно растет напряжение на выходе задатчика 4, что приводит к постепенному уменьшению сигнала на выходе элемента сравнения

6. В установившемся состоянии этот сигнал равен некоторому уровню, изменяющемуся во время процессов стабилизации напряжения. Напряжение на вы- 15 ходе блока равно.заданному. Во время работы блока интегрирующий контур должен быть исключен, поэтому по завершении выхода на режим реле 10 замыкает контакты 11 и постоянная времени ин- 20 тегрирующего элемента становится, равной нулю. На этом процесс включения блока питания заканчивается.

Для выключения блока питания внешнее устройство размыкает контакты 17. 25 При этом у реле 10 сразу размыкаются контакты ’ll и постоянная времени интегрирующего. элемента становится равной RC . Спустя некоторое время, большее, чем время размыкания конт ак- зд тов 11, реле 13 замыкает свои контакты 15. Нбчинается разряд конденсатора 9 через резистор 8 и контакты 15. Усилитель 7 начинает при помощи регулирующего элемента 3 плавно уменьшать 35 напряжение на выходе блока питания. Спустя некоторое время это напряжение станет близким к нулю, и. тогда реле 12 разомкнет контакты 14, отключив блок стабилизированного питания от сети. .θ Благодаря плавному включению и выключению. блока возникающие при этом помехи и переходные процессы, угрожающие исправности питаемой аппаратуры ИИС, значительно ослабляются. В этих условиях в периоды между практически- ⁴⁵ ми использованиями ИИС ее аппаратура может быть выключена, что дает экономию электроэнергии и увеличивает долговечность элементов ИИС.

Claims (2)

1. Целью изобретени   вл етс  уменьшение помех при включении и выключении блока питани , а также повышение ресурса питаемой аппаратуры. Поставленна  цель достигаетс  тем что в блок стабилизированного питани , содержащих .трансформатор, первы выход которого соединен с входом выпр мител , а второй выход - с , входом источника опорного напр жений, один выход выпр мител  соединен с первым входом регулирующего элемента, выход которого соединен с выходом блока и одним из входов задатчика напр жени  другой выход выпр мител  соединен с шиной нулевого потенциала, выход источника опорного напр жени  и выход задатчика напр жени  соединены с входами элемента сравнени , выход усилител  посто нного тока соединен вторым входом регулирующего элемента введены реле с задержкой на выключение два реле с задержкой на выключение,, состо щий из резистора и конденсатора интегрирующий элемент, вход которого присоединен к выходу элементасравнени , выход - к входу усилител  посто нного тока, а параллельно рези тору интегрирующего элемента включены замыкающие контакты реле с задерж кой на включение, параллельно входу интегрирующего элемента подсоединены размыкающие контакты первого реле с задержкой на выключение, к входам трансформатора подключены замыкающие контакты второго реле с задержкой на выключение, а обмотки реле подсое динены параллельно первому и второму входам блока. Величина задержки на включение ре ле выбрана равной удвоенной посто нной времени интегрирующего элемента. Величина задержки на выключение первого реле с такой задержкой равна времени отпускани  контактов реле с задержкой на включение. Величина задержки на выключение второго реле с такой задержкой равна удвоенной посто нной времени интегрирующего элемента. На фиг.1 изображена схема предлагаемого блока; на фиг.2 - временна  диаграмма процессов, происход щих во врем  включени  и выключени  блок временного стабилизированного питани  . Блок состоит из трансформатора 1, выпр мител  2, регулирующего элемента 3, задатчика напр жени  4, источника опорного напр жени  5, элемента сравнени  6, усилител  посто нного тока 7, интегрирунндего элемента , состо щего из резистора 8 и конденсатора 9, реле 10 с задержкой на включение с контактами 11, двух реле 12 и 13 с задержкой на включение с контактами соответственно 14 и 15, резисторов 16, контактов 17, управл ющих включением и выключением блока питани , выходных шин 18 и 19 блока питани  и шин 20 и 21, питаемых от евыключаемого источника напр жени . Перва  вторична  обмотка трансформатора 1 соединена со входом выпр мител  2, втора  - со входом источника опорного напр жени  5. Один выход выпр мител  2 соединен с первым входом регулирующего элемента 3. Второй выход выпр мител  соединен с первой выходной щиной 19 блока питани , с первым выводом конденсатора 9, с одним из контактов 15 реле 13, с первым входом задатчика напр жени  4. Второй вход регулирующего элемента 3 соединен с выходом усилител  посто нного тока 7. Выход регулирующего элемента 3 соединен со второй выходной шиной 18 блока питани  и со вторым входом задатчика напр жени  4. Выход источника опорного напр жени  5 соединен с первым входом элемента сравнени  6. Выход задатчика 4 соединен со вторым входом этого элемента. Выход элемента сравнени  б соединен с первым выводом резистора 8 и со вторым контактом 17. Второй вывод резистора 8 соединен со входом усилител  7 и со вторым выводом конденсатора 9. Резистор 8 шунтирован контактами 11 реле 10. Начало обмоток реле 10, 12 и 13 через резисторы 16 соединены с одной шиной 20 невыключаемого источника напр жени . Концы этих обмоток соединены вместе и через контакты 17 соединены с шиной 21 невыключаемого источника . В первичную обмотку трансформатора 1 включены нормально разомкнутые контакты 14 реле 12. На фиг.2 показаны (сверху вниз).изменение напр жени  на выходе блока стабилизированного питани  (между шинами 18 и 19), положени  контактов 17, 14, 11 и 15 во врем  включени , работы и при шдключении блока стабилизированного питани . Ве рхний уровень кривых контакты замкнуты, нижний - разомкнуты . Работа предлагаемого блока происходит следующим образом. В исходном (выключенном) состо нии контакты 17 разомкнуты и обмотки реле 10, 12 и 13 обесточены. Контакты 11 и 14 разомкнуты, а контакты 15 замкнуты. Дл  включени  блока питани  внешнее устройство (например, таймер) замыкает контакты 17. При этом без задержки реле 12 замыкает контакты 14, а реле 13 размыкает контакты 11. Контакты 14 подают сетевое напр жение на вход трансформатора 1, а контакты 15 снимают со входа интегрирующего элемента потенциал корпуса и подают на него сигнал небаланса с выхода элемента сравнени  б. Контакты 11 пока разомкнуты. Напр жение с выхода элемента сравнени  6 начинает зар жать конденсатор 9, включенный на входе усилител  посто нного тока 7, который плавно воздействует на второй вход регулирующего элемента 3. Потенциал на шине 18 и ток через нагрузку, завис щий от разности потенциалов меж ду шинами 18 и 19, начинают плавно возрастать. Одновременно растет напр жение на выходе задатчика 4, что приводит к постепенному уменьшению сигнала на выходе элемента сравнени  б. В установившемс  состо нии этот сигнал равен некоторому уровню,измен ющемус  во врем  процессов стабилизации напр жени . Напр жение на выходе блока равно заданному. Во врем  работы блока интегрирующий контур дол жен быть исключен, поэтому по заверше нии выхода на режим реле 10 замыкает контакты 11 и посто нна  времени интегрирующего элемента становитс .равной нулю. На этом процесс включени  блока питани  заканчиваетс . Дл  выключени  блока питани  внешнее устройство размыкает контакты 17. При этом реле 10 сразу размыкаютс  контакты и посто нна  времени интегрирукнцего . элемента становитс  равной RC . Спуст  некоторое врем , большее, чем врем  размыкани  контактов 11, реле 13 замыкает свои контакты 15. Нбчинаетс  разр д конденсатора 9 через резистор 8 и контакты 15. Уси литель 7 начинает при помощи регулирующего элемента 3 плавно уменьшать напр жение на выходе блока питани . СПУСТЯ некоторое врем  это напр жение станет близким к нулю, и тогда реле 1 разомкнет контакты 14, отключив блок стабилизированного питани  от сети. Благодар  плавному включению и выключению , блока возникающие при этом помехи и переходные процессы, угрожающие исправности питаемой аппаратуры . ИИС, значительно ослабл ютс . В этих услови х в периоды между практическими использовани ми ИИС ее аппаратура может быть выключена, что дает экономию электроэнергии и увеличивает долговечность элементов ИИС. Формула изобретени  БЛОК стабилизированного питани  дл  информационно-измерительной системы , содержащий трансформатор, первый выход которого соединен с входом выпр мител , второй выход - с входом источника опорного напр жени , один выход выпр мител  соединен с первым входом регулирующего элемента, выход которого соединен с выходом блока и с одним извходов задатчика напр же- , ни , другой выход выпр мител  соединен с шиной нулевого потенциала, вы (ход источника опорного напр жени  и выход задатчика напр жени  соединены с входами элемента сравнени , выход усилител  посто нного тока соединен с втоЕ)1м входом регулирующего элемента, отличающийс  тем, что, с целью-уменьшени  помех при включении и выключении блока стабилизированного питани , в него введены реле с задержкой на включение , два реле с задержкой на выключение , состо щий из резистора и конденсатора интегрирующий элемент, вход которого подсоединен к выходу элемента сравнени , выход - к входу усили-. тел  посто нного тока, а параллельно резистору интегрирующего элемента включены Зс1мыкающие контакты реле с задержкой на включение, параллельно входу интегрирующего элемента подсоединены размыкающие контакты первого реле с задержкой на выключение, к входам трансформатора подключены замыкающие контакты второго реле с задержкой на выключение, а обмотки реле подсоединены параллельно первому и второму входам блока. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Додик С.Д., Дусавицкий Ю.Я. и др. Источники электропитани  на полупроводниковых приборам. Проектирование и расчет. М., Советское радио, 1969.
2. 2.Расчет схем на транзисторах. Пер. с англ. Меркуловой К.Г. и др. М., Энерги , с. 181, рис. 9-12 (прототип).

   rs

   Фиг.1