СИСТЕМА БЕСПЕРЕБОЙНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ КОМПЬЮТЕРА (ВАРИАНТЫ)

Заявляемая группа полезных моделей относится к области электроники и может быть использована в системе электропитания компьютеров и компьютерных систем.
Известен источник бесперебойного электропитания потребителей по свидетельству РФ на полезную модель №13122, который содержит последовательно соединенные преобразователь переменного напряжения в постоянное (выпрямитель), накопитель резервной энергии (конденсатор), к выходу которого подключены потребители с бестрансформаторными входами, а также регулируемый конвектор. Недостатком предложенного источника бесперебойного электропитания является ограниченное время обеспечения работы бесперебойного электропитания ввиду ограниченности величины запасаемой энергии емкостным накопителем, время которого, как правило, не превышает 30 секунд.
Наиболее близким техническим решением к полезным моделям по каждому из заявляемых вариантов является система бесперебойного электропитания компьютера по патенту РФ на полезную модель №56086. Данное устройство принято за прототип для каждого варианта. Для обеспечения бесперебойного электропитания и увеличения времени бесперебойного электропитания при пропадании напряжения в основной сети система бесперебойного электропитания компьютера по прототипу (патент №56086) содержит основной и резервный источники электропитания, подключенные к сети переменного тока, и схему ИЛИ, с выходом которой соединен вход сетевого блока питания компьютера. Основной источник электропитания содержит выпрямитель, к выходу которого подключен емкостной накопитель энергии постоянного тока, и регулируемый высокочастотный вольтодобавочный конвертор, соединенный с выходом выпрямителя. Резервный источник электропитания содержит низковольтный аккумулятор, подключенный к
сети переменного тока через зарядное устройство, и повышающий конвертор, вход которого соединен с выходом аккумулятора. Выход регулируемого высокочастотного конвертора основного источника электропитания соединен с одним из входов схемы ИЛИ, ко второму входу которой подключен выход повышающего конвертора резервного источника электропитания.
Недостатком системы бесперебойного электропитания по прототипу является ограниченное время бесперебойного электропитания, определяемого величиной зарядной емкости электрохимического аккумулятора. Для компьютерной техники это время, как правило, не превышает 7-10 минут. Дальнейшее время обеспечения бесперебойного электропитания ведет к существенному повышению массогабаритных показателей устройства.
Задача заявляемой группы полезных моделей состоит в том, чтобы при малых габаритных показателях системы электропитания компьютера увеличить время его бесперебойной работы, тем самым обеспечить надежное бесперебойное электропитание компьютера.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель по каждому из вариантов при решении поставленной задачи, заключается в использовании энергии альтернативных источников переменного тока при сбоях напряжения в основной сети переменного тока.
Технический результат достигается следующим образом.
По первому варианту система бесперебойного электропитания компьютера имеет общее с прототипом то, что содержит основной источник электропитания, включающий выпрямитель, подключенный к основной сети переменного тока, емкостной накопитель энергии постоянного тока, вход которого соединен с выходом выпрямителя, и регулируемый высокочастотный вольтдобавочный конвертор, соединенный с выходом выпрямителя. Кроме этого, система
бесперебойного электропитания компьютера, как и прототип, содержит резервный источник электропитания, в состав которого входит регулируемый повышающий конвертор, и схему ИЛИ, к одному из входов которой подключен выход регулируемого высокочастотного вольтдобавочного конвертора основного источника электропитания, ко второму входу - выход регулируемого повышающего конвертора резервного источника электропитания, а выход схемы ИЛИ соединен с входом сетевого блока питания компьютера. В отличие от прототипа в заявляемой системе бесперебойного электропитания по первому варианту резервный источник электропитания содержит второй выпрямитель, к выходу которого подключен регулируемый повышающий конвертор, и второй емкостной накопитель энергии постоянного тока, вход которого соединен с выходом второго выпрямителя, при этом вход второго выпрямителя подключен к сети дополнительного альтернативного источника электропитания. В качестве дополнительного альтернативного источника электропитания могут быть использованы малая гидроэлектростанция, паро-, турбо-, или ветро-электрогенераторы, или дизель-электростанция.
Система бесперебойного электропитания по второму варианту, как и прототип, содержит основной источник электропитания, включающий выпрямитель, подключенный к основной сети переменного тока, и емкостной накопитель энергии постоянного тока, вход которого соединен с выходом выпрямителя. Кроме этого, как и прототип, система бесперебойного электропитания по второму варианту содержит резервный источник электропитания, регулируемый повышающий конвертор, и схему ИЛИ. В отличие от прототипа в системе бесперебойного электропитания по второму варианту резервный источник электропитания содержит второй выпрямитель и второй емкостной накопитель энергии постоянного тока, вход которого соединен с выходом второго выпрямителя, при этом вход второго выпрямителя подключен к сети дополнительного
альтернативного источника электропитания, выходы выпрямителей основного и резервного источников питания соединены с входами схемы ИЛИ, к выходу которой подключен вход регулируемого повышающего конвертора, а выход последнего соединен с входом сетевого блока питания компьютера. В качестве дополнительного альтернативного источника электропитания могут быть использованы малая гидроэлектростанция, паро-, турбо-, или ветро-электрогенераторы, или дизель-электростанция. Поскольку заявляемая система бесперебойного электропитания в обоих вариантах имеет резервный источник электропитания, который, по сути, выполнен как и основной источник, но подключен к сети дополнительного альтернативного источника электропитания, то в случае разряжения емкостного накопителя энергии основного источника электропитания компьютер через второй вход схемы ИЛИ подключается к резервному источнику электропитания. Регулируемый повышающий конвертор, установленный на выходе резервного источника электропитания (первый вариант) или на выходе схемы ИЛИ (второй вариант), обеспечивает стабилизацию выходного напряжения на уровне 310 В, которое подается на вход сетевого блока питания компьютера.
Итак, при длительных исчезновениях сетевого входного напряжения питание компьютера осуществляется от напряжения дополнительного альтернативного источника электропитания. А использование альтернативных источников электропитания существенно повышает время бесперебойного электропитания компьютера, а, значит, обеспечивает его надежное бесперебойное электропитание даже при длительных авариях в основном источнике электропитания.
Оба варианта полезных моделей объединены единым творческим замыслом, поскольку они имеют одно и то же назначение, а при их реализации достигается один и тот же технический результат.
На фиг.1 приведена блок-схема системы бесперебойного электропитания компьютера по первому варианту.
На фиг.2 приведена блок-схема системы бесперебойного электропитания компьютера по второму варианту.
Система бесперебойного электропитания компьютера по первому варианту (фиг.1) содержит основной и резервный источники электропитания и схему ИЛИ. Основной источник электропитания включает выпрямитель 1, к выходу которого последовательно подключен емкостной накопитель энергии постоянного тока 2 и регулируемый высокочастотный вольтдобавочный конвертор 3, с помощью которого стабилизируют постоянное напряжение, подаваемое на компьютер через логическую схему ИЛИ 4. Один из входов этой схемы ИЛИ соединен с выходом конвертора 3, а ее выход соединен с входом сетевого блока питания компьютера 5. Вход выпрямителя 1 подключен к основной сети переменного тока. Резервный источник электропитания включает выпрямитель 6, вход которого подключен к сети переменного тока альтернативного источника электропитания. К выходу выпрямителя 6 последовательно подключен емкостной накопитель энергии постоянного тока 7 и регулируемый повышающий конвертор 8, с помощью которого стабилизируют постоянное напряжение. Выход конвертора 8 подключен ко второму входу логической схемы ИЛИ 4. Логическая схема ИЛИ 4 состоит из диодов 9, 10, катоды которых объединены и являются выходом схемы ИЛИ. С анодом диода 9 соединен выход конвертора 3, а с анодом диода 10 - выход конвертора 8.
Система бесперебойного электропитания компьютера по второму варианту (фиг.2) содержит основной и резервный источники электропитания, схему ИЛИ 4 и регулируемый повышающий конвертор 11. Основной источник электропитания включает выпрямитель 1, к выходу которого последовательно подключен емкостной накопитель энергии постоянного тока 2. Один из входов схемы ИЛИ соединен с выходом выпрямителя 1. Вход выпрямителя 1 подключен к основной сети переменного тока. Резервный источник электропитания включает
выпрямитель 6, вход которого подключен к сети переменного тока альтернативного источника электропитания. Выход выпрямителя 6 соединен со вторым входом логической схемы ИЛИ 4. На выходе логической схемы ИЛИ 4 установлен регулируемый повышающий конвертор 11, с помощью которого стабилизируют постоянное напряжение. Выход конвертора 11 соединен с входом сетевого блока питания компьютера 5. Логическая схема ИЛИ 4 состоит из диодов 9, 10, катоды которых объединены и являются выходом схемы ИЛИ. С анодом диода 9 соединен выход выпрямителя 1, а с анодом диода 10 - выход выпрямителя 6.
Система бесперебойного электропитания компьютера по первому варианту работает следующим образом. В нормальном режиме сетевое напряжение переменного тока выпрямляется выпрямителем 1 и подается через высокочастотный вольтдобавочный конвертор 3, напряжение на выходе которого стабилизируется на уровне 310 В, и схему ИЛИ 4 на вход сетевого блока питания компьютера 5. Постоянным напряжением 310 В во-первых, практически без потерь энергии питают компьютер 5, а во-вторых, непосредственно подзаряжают емкостной накопитель энергии постоянного тока 2, который поддерживает в необходимых пределах постоянное напряжение на входе конвертора 3 при исчезновении или сбоях сетевого напряжения, обеспечивая надежное электропитание компьютера 5. По мере разряда емкостного накопителя 2 происходит выключение диода 9 схемы ИЛИ 4 и включается диод 10. В этом случае питание компьютера 5 происходит от резервного источника электропитания, который включен в сеть переменного тока альтернативного источника электропитания. Сетевое напряжение переменного тока альтернативного источника электропитания выпрямляется выпрямителем 6 и подается через регулируемый повышающий конвертор 8, напряжение на выходе которого стабилизируется на уровне 310 В, и схему ИЛИ 4 на вход сетевого блока
питания компьютера 5. Постоянным напряжением 310 В питают компьютер 5 и непосредственно подзаряжают емкостной накопитель энергии постоянного тока 7, который поддерживает в необходимых пределах постоянное напряжение на входе конвертора 8, обеспечивая надежное электропитание компьютера 5.
Система бесперебойного электропитания компьютера по второму варианту работает следующим образом. В нормальном режиме сетевое напряжение переменного тока выпрямляется выпрямителем 1 и подается на вход схемы ИЛИ и далее на регулируемый повышающий конвертор 8. Напряжение на выходе конвертора 8 стабилизируется на уровне 310 В и подается на вход сетевого блока питания компьютера 5. Постоянным напряжением непосредственно подзаряжают емкостной накопитель энергии постоянного тока 2, который при исчезновении или сбоях сетевого напряжения обеспечивает надежное электропитание компьютера 5. По мере разряда емкостного накопителя 2 происходит выключение диода 9 схемы ИЛИ 4 и включается диод 10. В этом случае питание компьютера 5 происходит от резервного источника электропитания, который включен в сеть переменного тока альтернативного источника электропитания. Сетевое напряжение переменного тока альтернативного источника электропитания выпрямляется выпрямителем 6 и подается через схему ИЛИ на регулируемый повышающий конвертор 11, напряжение на выходе которого стабилизируется на уровне 310 В и поступает на вход сетевого блока питания компьютера 5. Постоянным напряжением непосредственно подзаряжают емкостной накопитель энергии постоянного тока 7, который обеспечивает надежное электропитание компьютера 5. Таким образом, непосредственная подача постоянного напряжения на вход блока питания компьютера 5 без его дальнейших преобразований в обоих вариантах исключает потери энергии во всех режимах, в том числе длительных аварий в основном источнике и повышает надежность электропитания.