устройство для бесперебойного питания потребителя постоянного тока

Формула изобретения

Устройство для бесперебойного питания потребителя постоянного тока, содержащее основной и резервный источники питания, соединенные одноименными выводами между собой и одним выводом нагрузки, при этом другой вывод основного источника через диод соединен с другим выводом нагрузки, а также транзистор, коллекторно-базовый переход которого шунтирован резистором, датчик напряжения, состоящий из последовательно соединенных резистора и стабилитрона, причем один вывод резистора соединен с выводом основного источника, и оптрон, отличающийся тем, что оптрон выполнен транзисторным, светоизлучатель которого включен последовательно в цепь датчика напряжения, причем другой вывод светоизлучателя соединен с точкой соединения выводов источников питания, а фототранзистор оптрона включен между базой транзистора и точкой соединения выводов источников питания, кроме того, другой вывод резервного источника соединен через коллекторно-эмиттерный переход транзистора с другим выводом нагрузки.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое устройство относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах электропитания средств связи и других ответственных потребителей.

Известны устройства для включения резервного источника питания по а.с. 826501, H02J 9/06, а.с. 1582330, H02J 9/00, обеспечивающие переключение питания нагрузки с основного источника на резервный и обратно. В этих устройствах в качестве исполнительного элемента применяется реле, что снижает надежность из-за наличия электромеханических контактов реле.

Известны также устройства для резервного электроснабжения по а.с. 15012114, H02J 9/06, осуществляющие переключение нагрузки с основного на резервный источники питания. Недостатком известных устройств является постоянное потребление питания от резервного источника.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для бесперебойного питания потребителя постоянного тока по а.с. 1065961, H02J 9/06, принятое за прототип.

Схема устройства-прототипа приведена на фиг.1, где обозначено:

1 - основной источник питания;

2 - резервный источник питания;

3 - нагрузка;

4, 14, 15 - первый, второй и третий диоды;

5 - транзистор;

7, 10, 18 - первый, второй и третий резисторы;

9 - оптрон;

9.1 - светоизлучатель оптрона;

9.2 - фоторезистор оптрона;

8, 17, 19 - первый, второй и третий стабилитроны;

11 - конденсатор;

12 - тиристор;

13 - реле;

20 - контакты реле.

Устройство-прототип содержит основной 1 и резервный 2 источники питания, соединенные одноименными полюсами между собой и одним зажимом нагрузки 3, другой зажим которой через первый диод 4 подключен к другому полюсу основного источника 1, а через тиристор 12 - с другим полюсом резервного источника 2. Параллельно нагрузке 3 через второй диод 15 включен резисторный делитель напряжения, образованный вторым резистором 7 и фоторезистором 9.2 оптрона 9. Резисторный делитель напряжения шунтирован конденсатором 11, при этом средняя точка делителя напряжения через второй стабилитрон 17 соединена с управляющим электродом тиристора 12. Светоизлучатель 9.1 оптрона 9 последовательно с обмоткой реле 13 включен в выходную цепь транзисторного ключа, состоящего из транзистора 5, первого 7 и второго 10 резисторов и первого стабилитрона 8. Обмотка реле 13 шунтирована вторым диодом 14. Светоизлучатель 9.1 оптрона 9 шунтирован третьим стабилитроном 19. Тиристор 12 шунтирован размыкающими контактами 20 реле 13.

Устройство-прототип работает следующим образом.

При наличии напряжения основного источника 1 питание нагрузки 3 осуществляется от него через первый диод 4, при этом реле 13 находится во включенном состоянии, контакты 20 реле 13 разомкнуты. Тиристор 12 включиться не может, т.к. через второй стабилитрон 17 ток не проходит (сопротивление фоторезистора 9.2 оптрона 9 незначительно, потому что светоизлучатель 9.1 возбужден).

При снижении напряжения основного источника 1 ниже заданного предела через первый стабилитрон 8 ток не будет протекать, транзистор 5 выключится, причем соотношение плеч делителя напряжения резко изменится (т.к. светоизлучатель 9.1 оптрона 9 не возбужден), и напряжение с конденсатора 11 через резистор 18 и стабилитрон 17 подается на управляющий электрод тиристора 12, который выключается, и питание на нагрузку 3 подается от резервного источника 2. Через промежуток времени, определяемый временем выключения реле 13, оно выключается и шунтирует своими контактами 20 тиристор 12, выключая его. При восстановлении напряжения основного источника 1 вновь включится транзистор 5 и возбудится светоизлучатель 9.1 оптрона 9, соотношение плеч резисторного делителя напряжения вновь изменится. Через стабилитрон 17 напряжение не будет подаваться на управляющий электрод тиристора 12. По прошествии промежутка времени, определяемого временем включения реле 13, оно выключится, и его контакты 20 разомкнутся, отключая резервный источник питания 2 от нагрузки 3.

Недостатками устройства-прототипа являются низкая надежность, обусловленная наличием электромеханических контактов реле, а также повышенное потребление от основного источника питания, т.к. все элементы управления реле и само реле питаются от основного источника.

Задачей предлагаемого устройства является снижение потребления от основного источника питания, упрощение устройства и повышение его надежности.

Для решения поставленной задачи в устройство, содержащее основной и резервный источники питания, соединенные одноименными выводами между собой и одним выводом нагрузки, при этом другой вывод основного источника через диод соединен с другим выводом нагрузки, а также транзистор, коллекторно-базовый переход которого шунтирован резистором, датчик напряжения, состоящий из последовательно соединенных резистора и стабилитрона, причем один вывод резистора соединен с выводом основного источника, и оптрон, согласно изобретению оптрон выполнен транзисторным, светоизлучатель которого включен последовательно в цепь датчика напряжения, причем другой вывод светоизлучателя соединен с точкой соединения выводов источников питания, а фототранзистор оптрона включен между базой транзистора и точкой соединения выводов источников питания, кроме того, другой вывод резервного источника соединен через коллекторно-эмиттерный переход транзистора с другим выводом нагрузки.

На фиг.2 представлена схема предлагаемого устройства, где обозначено:

1 - основной источник питания;

2 - резервный источник питания;

3 - нагрузка;

4 - диод;

5 - транзистор;

6 - датчик напряжения;

7 - резистор датчика напряжения;

8 - стабилитрон датчика напряжения;

9 - оптрон;

9.1 - светоизлучатель оптрона;

9.3 - фототранзистор оптрона;

10 - резистор.

Предлагаемое устройство содержит основной 1 и резервный 2 источники питания, соединенные одноименными выводами между собой и одним выводом нагрузки 3, а другими выводами - с другим выводом нагрузки 3 соответственно через диод 4 и эмиттерно-коллекторный переход транзистора 5, переход коллектор-база которого шунтирован резистором 10. Кроме того, датчик напряжения 6, состоящий из последовательно соединенных резистора 7 и стабилитрона 8, а также оптрон 9, светоизлучатель 9.1 которого включен последовательно в цепь датчика напряжения 6, соединенного параллельно основному источнику питания 1. При этом фототранзистор 9.3 оптрона 9 включен между базой транзистора 5 и общим выводом источников питания 1 и 2.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При наличии напряжения основного источника 1 питание нагрузки 3 осуществляется от него через диод 4. Одновременно пробивается стабилитрон 8 датчика напряжения 6, и светоизлучатель 9.1 оптрона 9 возбуждается, срабатывает его фототранзистор 9.3, который соединяет базу транзистора 5 с общим выводом источников питания 1 и 2, закрывая его, и тем самым отключает резервный источник 2 от нагрузки 3. При снижении напряжения основного источника 1 ниже заданного предела через стабилитрон 8 ток не будет проходить, светоизлучатель 9.1 оптрона 9 не возбужден, и транзистор 5 открывается, питание на нагрузку 3 подается от резервного источника 2. При восстановлении напряжения основного питания 1 вновь откроется стабилитрон 8, возбудится светоизлучатель 9.1 оптрона 9, закроется транзистор 5 и отключит резервный источник 2 от нагрузки.

Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемое устройство имеет простое схемное решение, что повышает надежность работы и малое потребление питания в режиме резервирования.