многоканальный источник однополярных напряжений с защитой от перегрузки

Формула изобретения

МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ИСТОЧНИК ОДНОПОЛЯРНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ С ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ, содержащий преобразователь напряжения, снабженный на кажый из каналов парой выходных выводов, первые из которых соединены с соответствующими однополярными выводами для подключения нагрузок, а вторые через соответствующие датчики тока подключены к общему выходному выводу источника, исполнительный элемент защиты и диоды по количеству выходных каналов, отличающийся тем, что введены "зеркало тока", мультиплексор, компаратор, счетчик, снабженный входом управления, генератор импульсов, дешифратор с входом гашения и семисегментный индикатор, причем общий выходной вывод источника соединен с однополярным входным выводом преобразователя и входным выводом "зеркала тока", выходной вывод которого подключен к входу исполнительного элемента защиты, а общий вывод соединен с объединенными входным выводом источника и одноименными электродами диодов, включенных в проводящем направлении, другие электроды которых подключены к соответствующим разобщенным выводам датчиков тока и входам мультиплексора, выход которого соединен с входом компаратора, выход которого соединен с управляющим входом счетчика, счетный вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а информационные выходы к соответствующим входам мультиплексора и дешифратора, вход гашения которого связан с выходом компаратора, а выходы соединены с соответствующими входами семисегментного индикатора, при этом сопротивления датчиков тока нормированы в соответствии с номинальными токами соответствующих каналов источника.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах защиты и контроля источников электропитания.

Известным многоканальные источники электропитания, содержащие N последовательных стабилизаторов напряжения с узлами защиты, где исполнительный элемент выполнен на N фототиристорах, светоизлучатели которых соединены последовательно и каждый из фотопpиемников включен последовательно во входную шину соответствующего стабилизатора [1]

Недостатком известного устройства является его сложность в связи с наличием N исполнительных элементов и как следствие низкая надежность. Известно устройство защиты многоканального источника, содержащее узел нормирования напряжений (УНН), мультиплексор, компаратор, счетчик импульсов, двоично-семисегментный дешифратор и семисегментный индикатор, в котором выходные напряжения ноpмируются в УНН, поступают на компаратор с последующим сигналом на исполнительный элемент и контролем неисправного канала с помощью счетчика, дешифратора и индикатора [2]

Недостатком такого устройства защиты является наличие отдельного блока УНН и защита по перегрузке по току может быть осуществлена только снижением уровня любого из выходных напряжений.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности является система защиты, где каждое из выходных напряжений, преобразованных с помощью централизованного преобразователя, содержит датчики тока в токовой цепи, причем предусмотрена защита от однополярных напряжений с воздействием на транзисторный вход исполнительного элемента [3]

Недостатком такого устройства является его сложность, а также значительные потери на датчиках тока и отсутствие контроля аварийного канала.

Целью изобретения является упрощение устройства, повышение его надежности, расширение функциональных возможностей.

Указанная цель достигается тем, что в многоканальный источник однополярных напряжений с защитой от перегрузки, содержащий преобразователь напряжения, снабженный на каждый из каналов парой выходных выводов, первые из которых соединены с соответствующими однополярными выводами для подключения нагрузок, а вторые через соответствующие датчики тока подключены к общему выходному выводу источника, исполнительный элемент защиты и диоды по количеству выходных каналов, введены "зеркало тока", мультиплексор, компаратор, счетчик, снабженный входом управления, генератор импульсов, дешифратор со входом гашения и семисегментный индикатор, причем общий выходной вывод источника соединен с однополярным входным выводом преобразователя и входным выводом "зеркала тока", выходной вывод которого подключен ко входу исполнительного элемента защиты, а общий вывод соединен с объединенным входным выводом источника и одноименными электродами диодов, включенных в проводящем направлении, другие электроды которых подключены к соответствующим разобщенным выводам датчиков тока и входам мультиплексора, выход которого соединен со входом компаратора, выход которого соединен с управляющим входом счетчика, счетный вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а информационные выходы к соответствующим входам мультиплексора и дешифратора, вход гашения которого связан с выходом компаратора, а выходы соединены с соответствующими входами семисегментного индикатора, при этом сопротивления датчиков тока нормированы в соответствии с номинальными токами соответствующих каналов источника

На фиг.1 изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит преобразователь напряжения 1, нагрузки каждого их выходных напряжений U₁, -U₂.-U_n, 2", 2"".2ⁿ, диоды 3", 3"".3ⁿ, включенные в одну из cиловых шин узла 1, последовательно с каждым диодом 3 включены датчики тока 4", 4".4ⁿ, одновременно включенные последовательно с нагрузками 2, параллельно цепи 3 и датчикам 4, т.е. между двумя общими точками включено "зеркало тока" 5 (например, симметричная транзисторная сборка из двух транзисторов, включенных по классической схеме "зеркало тока", (ЗТ) т.е. указанные общие точки подключены между эмиттерами n-p-n транзисторов и первый транзистор, подключенный в общей точке соединения диодов 3, имеет соединение между соединенными между собой базами транзисторов и его коллекторами, что обеспечивает минимальный входной сигнал, выход узла 5 (коллектор второго транзистора ЗТ) подключен к исполнительному элементу 6, (например, компаратору на операционном усилителе 142, 153 и других серий или цифровому компаратору 561, 564 и др.серий), выход которого является входом исполнительного органа любого типа (например, транзисторного ключа, тиристорного ключа, размыкателя), включенного в первичную сеть постоянного тока. Узел 4", 4", 4ⁿ является одновременно узлом нормированных напряжений (УНН), так как резисторы датчика нормированы и уровень выходного сигнала на них одинаков независимо от тока нагрузки. Сигнал с датчиков 4 поступает на входы мультиплексора 7, выход мультиплексора подключен ко входу компаратора 8, связанного со счетчиком импульсов 9, подключенного выходами ко входам двоично-семисегментного дешиф- ратора 10, выход дешифратора подключен к индикатору 11.

К С-входу счетчика 9 подключен генератор тактовых импульсов (задающий генератор) 12, выход 13 исполнительного элемента 6 подключен к исполнительному органу защиты, аналогично к нему подключен выход 13" компаратора 8, выходы счетчика 9 подключены к управляющим входам мультиплексора 7, вход Г (гашения) дешифратора 10 через инвертор 14 подключен к выходу компаратора 8, который также подключен к V-входу счетчика 9.

Устройство, изображенное на фиг.1, работает следующим образом. В нормальном режиме работы, т.е. при отсутствии перегрузок по току на любом из многоканальных выходов сигнал, снимаемый на "зеркало тока" 5, таков, что узел 6 находится в отключенном состоянии (например, если узел 6 выполнен в виде компаратора, то уровень напряжения на выходе "ЗТ" 5 меньше опорного U_оп, подаваемого на другой вход компаратора).

Одновременно на входы мультиплексора 7 подаются нормированные сигналы. Мультиплексор 7 коммутирует выходы с частотой задающего генератора системы управления, включая и необходимые делители частоты для установления того или иного быстродействия системы. Уровень напряжения с узла 7, подаваемого на один из входов компаратора 8, ниже напряжения на эталонном входе (U_оп.), сигналы на выходах узлов 9,10 таковы, что индикатор 11 не горит, т.е. индицирует нормальную работу системы.

При перегрузке по току в любом из каналов уровень напряжения между двумя общими токами становится достаточным для включения исполнительного элемента 6, с другой стороны, мультиплексор 7 прекращает опрос каналов, подает напряжение на узел 8, достаточное для срабатывания компаратора, двоичный код счетчика 9 подается на двоично-семисегментный дешифратор 10 и на индикатор 11, высвечивая номер неисправного канала семисегментный индикатор 11 обеспечивает возможность индикации 16 каналов.

Реализация индикации и дополнительного сигнала защиты изображена на фиг. 2. При построении узла 7 на КМОП ИМС 564КП2 возможна защита и индикация для 8 каналов. При увеличении напряжения в одном из датчиков 4".4ⁿ выше заданного предела срабатывает компаратор (выполненный, например на ИМС 574 УД 2А или 521 САЗ), на его выходе появляется сигнал лог. "0", который по V-входу запрещает работу счетчика 9 (564ИЕ10, например), мультиплексор 7 коммутирует неисправный канал на пороговое устройство, на выходе инвертора 14 (564ЛА8, например) появляется сигнал Лог "1", который запрещает работу двоично-семисегментного дешифратора 10 (514ИД1). Двоичный код, присутствующий на выходе счетчика 9, однозначно определяет номер неисправного канала. На семисегментном индикаторе 11 (3ЛС314А) высвечивается цифра, соответствующая неисправному каналу. Генератор тактовых импульсов Г может быть выполнен на триггере Шмидта (564ТЛ1) с RС-цепью.

В нормальном режиме работы на выходе узла 8 сигал лог."1", т.е. счетчик находится в режиме счета импульсов, а узел 10 в режиме "гашения" и индикатор 11 не горит.

Таким образом, предложенное устройство обеспечивает эффективное и экономичное отключение централизованного преобразователя с индикацией номера неисправного канала.

Приведенные сведения подтверждают возможность осуществления предлагаемого изобретения.