Устройство резервного электропитания

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в системах электропитания потребителей, не допускающих перерывов в работе.
Уровень техники
Известно устройство для резервного энергоснабжения блока микропроцессорной памяти содержащее: первый и второй транзисторы p-n-p-типа; нагрузку; первый и второй источники питания; с первого по четвертый ограничивающие резисторы; с первого по третий резисторы утечки; первый и второй диоды; делитель напряжения; операционный усилитель; транзистор n-p-n-типа; стабилитрон (авт. свид. SU 1056363, МКИ: H02J 9/06).
Недостатком данного устройства является относительная сложность, связанная с функциональной избыточностью при построении схемы управления транзисторами p-n-p-типа.
Наиболее близким аналогом-прототипом к заявляемому техническому решению является устройство резервного электропитания (патент RU №2474028, МПК: H02J 9/06).
Устройство резервного электропитания содержит: первый и второй источники питания, отрицательные выводы которых объединены в общий вывод и соединены с соответствующим выводом нагрузки, а также первый и второй транзисторы p-n-p-типа, коллекторы которых подключены к нагрузке, эмиттеры - к положительным выводам соответственно первого и второго источников питания. База первого транзистора через последовательно соединенные первый резистор и светодиод оптрона соединена с общим выводом, а база транзистора через второй резистор соединена с общим выводом. При этом базоэмиттерный переход транзистора шунтирован фототранзистором оптрона, а между базой и эмиттером каждого из транзисторов и включены соответственно третий и четвертый резисторы.
Недостатком данного устройства является невысокая надежность, обусловленная низким к.п.д., в силу использования в качестве коммутационных элементов (первого и второго биполярных транзисторов) - приборов управляемых током, собственное энергопотребление которых, а также тепловой режим, напрямую связаны с величиной коммутируемого тока.
Раскрытие полезной модели
Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемой полезной модели, сводится к повышению надежности устройства.
Технический результат достигается тем, что в устройство резервного электропитания, содержащее транзисторный оптрон, четыре резистора, нагрузку, первый и второй источники питания, отрицательные выводы которых объединены в общий вывод и соединены с соответствующим выводом нагрузки, введены пятый резистор, первый и второй полевые транзисторы с изолированным затвором и каналом n-типа, при этом: положительный вывод первого источника питания подключен к первым выводам пятого и третьего резисторов, а также к стоку первого полевого транзистора, исток которого соединен с входом положительной полярности нагрузки; второй вывод пятого резистора подключен к аноду светодиода оптрона, катод которого соединен с общим вывод; второй вывод третьего резистора подключен к затвору первого полевого транзистора и через первый резистор - к общему выводу; положительный вывод второго источника питания подключен к первому выводу четвертого резистора и стоку второго полевого транзистора, исток которого соединен с входом положительной полярности нагрузки; второй вывод четвертого резистора подключен коллектору транзистора оптрона, эмиттер которого соединен с общим выводом, к затвору второго полевого транзистора и через второй резистор - к общему выводу.
Краткое описание чертежа
На фиг. представлена функциональная схема устройства резервного электропитания.
Осуществление полезной модели
Устройство резервного электропитания содержит первый и второй полевые транзисторы 1, 2 с изолированным затвором и каналом n-типа, транзисторный оптрон 3, состоящий из светодиода 3.1 и транзистора 3.2, нагрузку 4, первый и второй источники питания 5, 6, с первого по пятый резисторы 7÷11, при этом: положительный вывод первого источника питания 5 подключен к первым выводам пятого и третьего резисторов 11, 9, а также к стоку первого полевого транзистора 1, исток которого соединен с входом положительной полярности нагрузки 4; второй вывод пятого резистора 11 подключен к аноду светодиода 3.1 оптрона 3, катод которого соединен с общим вывод; второй вывод третьего резистора 9 подключен к затвору первого полевого транзистора 1 и через первый резистор 7 - к общему выводу; положительный вывод второго источника питания 6 подключен к первому выводу четвертого резистора 10, коллектору транзистора 3.2 оптрона 3 и стоку второго полевого транзистора 2, исток которого соединен с входом положительной полярности нагрузки 4; второй вывод четвертого резистора 10 подключен коллектору транзистора 3.2 оптрона 3, эмиттер которого соединен с общим выводом, к затвору второго полевого транзистора 2 и через второй резистор 8 - к общему выводу.
Устройство резервного электропитания работает следующим образом.
При наличии напряжения первого источника питания 5 и выполнения условия (1)
ИП1
где U - выходное напряжение первого источника питания 5;
1
3
R, R - сопротивления первого и третьего резисторов 7 и 9;
пор.ПТ1
U - пороговое напряжение индуцирования (открытия) канала первого полевого транзистора 1,
делитель напряжения на третьем и первом резисторах 9 и 7 осуществляет индуцирование (открытие) канала первого полевого транзистора 1. Подключая, тем самым, нагрузку 4 через открытый первый полевой транзистор 1 к выходу первого источника питания 5. Одновременно током, протекающим через светодиод 3.1 оптрона 3, включается фототранзистор 3.2 оптрона 3, который шунтирует второй резистор 8 и при выполнении условия (2)
ИП2
где U - выходное напряжение второго источника питания 6;
2
4
R, R - сопротивления второго и четвертого резисторов 8 и 10;
вкл.ФТ
R - сопротивление включенного (открытого) фототранзистора 3.2;
пор.ПТ2
U - пороговое напряжение индуцирования (открытия) канала второго полевого транзистора 2,
обеспечивает закрытие второго полевого транзистора 2. В результате второй источник питания 6 отключается от нагрузки 4.
При пропадании по каким-либо причинам напряжения первого источника 5 выключается полевой транзистор 1 (закрывается канал). При этом ток через светодиод 3.1 оптрона 3 не протекает, фототранзистор 3.2 выключается, и при выполнении условия (3)
выкл.ФТ
где R - сопротивление выключенного (закрытого) фототранзистора 3.2,
осуществляет индуцирование (открытие) канала второго полевого транзистора 2. Подключая, тем самым, нагрузку 4 через открытый второй полевой транзистор 2 к выходу второго источника питания 6.
При восстановлении напряжения первого источника питания 5 вновь включается полевой транзистор 1 и светодиод 3.1 оптрона 3, при этом полевой транзистор 2 закрывается, отключая второй источник питания 6 от нагрузки 4.
Таким образом, в отличие от прототипа, где в качестве коммутационных элементов использовались биполярные транзисторы (приборы управляемые током) у которых, в зависимости от типа транзистора и величины коммутируемого тока, ток базы составляет от единиц до десятков миллиампер, в предлагаемом устройстве в качестве коммутационных элементов (первый и второй полевые транзисторы 1 и 2) используются приборы управляемые напряжением у которых, как правило, ток затвора не превышает единиц микроампер, что, в сою очередь, способствует как повышению к.п.д., так и надежности предлагаемого устройства по сравнению с прототипом.