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 №2439767, МПК: H02J 9/06).
Устройство резервного электропитания содержит: основной и резервный источники питания, подключенные выводами отрицательной полярности, служащие общим выводом устройства, к выводу отрицательной полярности нагрузки, аноду стабилитрона параметрического стабилизатора и эмиттеру второго транзистора n-p-n типа; вывод положительной полярности основного источника питания подключенный к выводу положительной полярности нагрузки через согласно включенный диод, который шунтирован эмиттерно-базовым переходом транзистора p-n-p типа, выполняющего функции датчика исправной работы основного источника питания; вывод положительной полярности резервного источника питания подключенный к выводу положительной полярности нагрузки через коллекторно-эмиттерный переход первого транзистора n-p-n типа, база которого подсоединена к точке соединения резистора и стабилитрона параметрического стабилизатора, являющейся его выходом; коллекторно-эмиттерный переход второго транзистора n-p-n типа включенный параллельно стабилитрону параметрического стабилизатора, при этом база второго транзистора n-p-n типа через резистор подсоединена к коллектору транзистора p-n-p типа, кроме того, другой вывод резистора параметрического стабилизатора соединен с коллектором первого транзистора n-p-n типа.
Недостатком данного устройства является невысокая надежность, обусловленная низким КПД, в силу использования в качестве коммутационного элемента (биполярного транзистора n-p-n типа) - прибора управляемого током, собственное энергопотребление которого, 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: основной и резервный источники питания, подключенные выводами отрицательной полярности, служащие общим выводом устройства, к выводу отрицательной полярности нагрузки и эмиттеру транзистора n-p-n типа, база которого, через резистор соединена с коллектором транзистора p-n-p типа выполняющего функции датчика исправной работы основного источника питания, вывод положительной полярности которого подключен к эмиттеру транзистора p-n-p типа и аноду диода, катод которого соединен с базой транзистора p-n-p типа и выводом положительной полярности нагрузки, введен делитель напряжения, на первом и втором по следовательно соединенных резисторах, первый выводом первого резистора которого служит первым входом делителя напряжения, вторым входом которого служит второй вывод второго резистора, а точка соединения второго вывода первого резистора и первого вывода второго резистора - выходом делителя напряжения, а также полевой транзистор с изолированным затвором и каналом n-типа, исток которого соединен с выводом положительной полярности нагрузки, сток - с выводом положительной полярности резервного источника питания и первым входом делителя напряжения, второй вход которого соединен с общим выводом устройства, а выход делителя напряжения соединен с затвором полевого транзистора с изолированным затвором и каналом n-типа и коллектором транзистора n-p-n типа.
Краткое описание чертежа
На фиг. представлена функциональная схема устройства резервного электропитания.
Осуществление полезной модели
Устройство резервного электропитания содержит основной и резервный источники питания 1 и 4, нагрузку 2, диод 3, полевой транзистор 5 с изолированным затвором и каналом n-типа, делитель напряжения 6, состоящий из последовательно соединенных резистора 7 и резистора 8, транзистор 9 p-n-p типа, резистор 10, транзистор 11 n-p-n типа, при этом: выводы отрицательной полярности основного и резервного источников питания 1 и 4, служащие общим выводом устройства, подключены к выводу отрицательной полярности нагрузки 2, эмиттеру транзистора 11 и второму входу делителя напряжения 6, выход которого соединен с затвором полевого транзистора 5 и коллектором транзистора 11, база которого, через резистор 10 соединена с коллектором транзистора 9, выполняющего функции датчика исправной работы основного источника питания 1, вывод положительной полярности которого подключен к эмиттеру транзистора 9 и аноду диода 3, катод которого соединен с базой транзистора 9 и выводом положительной полярности нагрузки 2; исток полевого транзистора 5 соединен с выводом положительной полярности нагрузки 2, сток - с выводом положительной полярности резервного источника питания 4 и первым входом делителя напряжения 6.
Устройство резервного электропитания работает следующим образом.
При наличии напряжения на выводах основного источника питания 1, питание нагрузки 2 осуществляется от основного источника питания 1 через диод 3.
Одновременно напряжение на диоде 3 открывает транзистор 9 и ток, протекающий через резистор 10, открывает транзистор 11, который шунтирует второй резистор 8 делителя напряжения 6 и при выполнении условия (1)
РИП
где U - выходное напряжение резервного источника питания 4;
1
2
R,R - сопротивления первого и второго резисторов 7 и 8 делителя напряжения 6;
откр.БП
R - сопротивление эмиттерно-коллекторного перехода открытого биполярного транзистора 11;
пор.ПТ
U - пороговое напряжение индуцирования канала полевого транзистора 5, обеспечивает закрытие полевого транзистора 5. В результате резервный источник питания 4 отключается от нагрузки 2.
При пропадании напряжения основного источника питания 1 транзистор 9 закрывается, что приводит к снижению тока через резистор 10, закрытию транзистора 11 и при выполнении условия (2)
закр.БП
где R - сопротивление эмиттерно-коллекторного перехода закрытого биполярного транзистора 11, осуществляется индуцирование (открытие) канала полевого транзистора 5. Подключая, тем самым, нагрузку 2 через открытый полевой транзистор 5 к выходу резервного источника питания 4.
При появлении напряжения основного источника 1 транзистор 9 открывается, транзистор 5 закрывается, и питание нагрузки 2 осуществляется опять от основного источника 1 через диод 3.
Таким образом, в отличие от прототипа, где в качестве коммутационного элемента использовался биполярный транзистор n-p-n типа, относящийся к классу приборов управляемых током, у которых, в зависимости от типа используемого транзистора и величины коммутируемого тока ток базы составляет от единиц до десятков миллиампер, в предлагаемом устройстве в качестве коммутационного элемента использовался полевой транзистор с изолированным затвором и каналом n-типа (полевой транзистор 5), относящийся к классу приборов, управляемых напряжением, у которых, как правило, ток затвора не превышает единиц микроампер, что, в сою очередь, способствует как повышению КПД, так и надежности предлагаемого устройства по сравнению с прототипом.