УСТРОЙСТВО ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ
POWER SUPPLY DEVICE FOR ELECTRONIC SCHEMES

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при построении устройств электропитания электронных схем.
Известно устройство питания (патент на изобретение RU 2218653), которое содержит промежуточный накопитель энергии, основной накопитель энергии и устройство переключения. Устройство переключения подключает промежуточный накопитель энергии к входу электропитания для заряда и, при достижении равенства напряжений накопителя и источника питания, устройство переключения отключает промежуточный накопитель энергии от входа электропитания и подключает его к основному накопителю энергии, при этом от промежуточного накопителя энергии происходит заряд основного накопителя, напряжение на котором является напряжением питания для потребителя. Недостатком указанного устройства является необходимость подбора емкостей накопителей.
Известен источник питания (патент на изобретение RU 2199450), принятый за прототип, который содержит аккумуляторную батарею, четыре емкостных накопителя энергии, четыре зарядных ключа, четыре разрядных ключа, микроконтроллер, вход которого связан с емкостными накопителями, а выходы - с зарядными и разрядными ключами, электродвигатель, на который разряжаются емкостные накопители. Для заряда емкостные накопители энергии по очереди подключаются зарядными ключами к аккумуляторной батарее, по достижении равенства напряжений накопителя и аккумулятора, зарядные ключи отключаются. Для разряда емкостные накопители энергии по очереди подключаются разрядными ключами к электродвигателю (т.е. к нагрузке).
Недостатками указанного источника энергоснабжения являются:
1) необходимость контролирования уровня заряда емкостных накопителей при их заряде, так как после заряда емкостных накопителей зарядные ключи отключаются;
2) отсутствие развязки емкостных накопителей между собой по цепям разряда приводит к дополнительному разряду заряженного накопителя на разряженный и подаче меньшего напряжения на нагрузку.
Задачей изобретения является развязка емкостных накопителей между собой, отсутствие необходимости подбора емкостей накопителей и отсутствие необходимости контролирования уровня заряда емкостных накопителей при их заряде.
Технический результат достигается тем, что в устройство питания электронных схем, содержащее емкостные накопители, коммутаторы, источник напряжения и блок управления, согласно изобретению введены два диода и детектор напряжения, при этом первый емкостной накопитель первым выводом соединен с выходом первого коммутатора и рабочим входом второго коммутатора, а вторым выводом - с выходом третьего коммутатора и рабочим входом четвертого коммутатора, второй емкостной накопитель первым выводом соединен с выходом пятого коммутатора и рабочим входом шестого коммутатора, а вторым выводом - с выходом седьмого коммутатора и рабочим входом восьмого коммутатора, рабочие входы первого и пятого коммутатора соединены с выходом источника напряжения, выходы второго и шестого коммутаторов соединены с анодами соответственно первого и второго диодов, катоды которых образуют выход устройства и соединены с входом детектора напряжения, выход которого соединен с входом блока управления, выходы которого соединены с соответствующими управляющими входами коммутаторов, рабочие входы третьего и седьмого коммутаторов соединены с общей шиной источника напряжения, выходы четвертого и восьмого коммутаторов соединены с общей шиной электронной схемы.
На чертеже показана схема устройства питания электронных схем, содержащая два независимых емкостных накопителя C1 (1) и С2 (2), коммутаторы К1 (3), К2 (4), К3 (5), К4 (6), К5 (7), К6 (8), К7 (9), К8 (10), источник напряжения (11), блок управления (12), детектор напряжения (13), диоды VD1 (14) и VD2 (15). Выход блока питания питает электронную схему (16).
Емкостные накопители С1 и С2 предназначены для подачи напряжения на цепь питания электронной схемы 16. Источник напряжения 11 предназначен для заряда емкостных накопителей С1 и С2. Коммутаторы К1, К2, К3, К4, К5, К6, К7, К8 предназначены для переключения емкостных накопителей С1 и С2 между источником напряжения 11 для накопления заряда в емкостных накопителях и цепью питания электронной схемы 16 для разряда емкостных накопителей.
Блок управления 12 предназначен для включения и выключения коммутаторов К1-К8.
Диоды VD1 и VD2 предназначены для исключения разряда емкостных накопителей С1 и С2 друг на друга.
Емкостной накопитель С1 может быть подключен коммутаторами К1 и К3 к источнику напряжения, а коммутаторами К2 и К4 - к цепи питания электронной схемы через диод VD1. Емкостной накопитель С2 может быть подключен коммутаторами К8 и К6 к цепи питания электронной схемы через диод VD2, а коммутаторами К5 и К7 - к источнику напряжения.
Переключение емкостных накопителей происходит автоматически при разряде емкостного накопителя С1 или С2 до определенной величины, определяемой детектором напряжения, выходной сигнал детектора запускает работу блока управления.
Переключение емкостных накопителей происходит следующим образом. Пусть в начальный момент времени накопитель С1 подключен коммутаторами К1 и К3 к источнику напряжения, коммутаторы К2 и К4 отключены, т.е. накопитель С1 накапливает заряд, накопитель С2 подключен коммутаторами К8 и К6 к цепи питания электронной схемы, коммутаторы К5 и К7 отключены, т.е. накопитель С2 разряжается и питает схему. При этом выход детектора напряжения находится в некотором исходном состоянии. При разряде накопителя С2 до определенной величины детектор напряжения меняет состояние своего выхода с исходного на противоположное и запускает работу блока управления, который выполняет следующие действия: выключает коммутаторы К1 и К3, тем самым отключая заряженный накопитель С1 от источника напряжения, включает коммутаторы К2 и К4, тем самым подключая заряженный накопитель С1 к цепи питания электронной схемы, при этом выход детектора напряжения возвращается в исходное состояние, выключает коммутаторы К6 и К8, тем самым отключая разряженный накопитель С2 от цепи питания электронной схемы, и включает коммутаторы К5 и К7, тем самым подключая разряженный накопитель С2 к источнику напряжения. Далее, при разряде накопителя С1 до определенной величины детектор напряжения снова меняет состояние своего выхода с исходного на противоположное и снова запускает работу блока управления, который выполняет следующие действия: выключает коммутаторы К5 и К7, тем самым отключая заряженный накопитель С2 от источника напряжения, включает коммутаторы К6 и К8, тем самым подключая заряженный накопитель С2 к цепи питания электронной схемы, при этом выход детектора напряжения возвращается в исходное состояние, выключает коммутаторы К2 и К4, тем самым отключая разряженный накопитель С1 от цепи питания электронной схемы, и включает коммутаторы К1 и К3, тем самым подключая разряженный накопитель С1 к источнику напряжения.
Работа блока управления построена таким образом, что на некоторое время к цепи питания электронной схемы подключены оба накопителя, что обусловлено необходимостью исключения паузы в подаче напряжения на цепь питания электронной схемы при переходе от разряженного емкостного накопителя к заряженному, но благодаря соответствующему диоду заряженный накопитель не разряжается на разряженный накопитель.
В результате использования предложенной схемы цепь питания электронной схемы всегда подключена только к емкостным накопителям С1 или/и С2, а не к источнику напряжения. Такое полное отключение электронной схемы от внешних цепей питания обеспечивает повышенную устойчивость работы электронной схемы к воздействию помех, наводимых по внешним цепям питания.
Техническим результатом изобретения является развязка емкостных накопителей между собой, отсутствие необходимости подбора емкостей накопителей и отсутствие необходимости контролирования уровня заряда емкостных накопителей при их заряде.
Таким образом, заявлено устройство питания электронных схем, содержащее емкостные накопители, коммутаторы, источник напряжения и блок управления. Отличительная особенность устройства заключается в том, что введены два диода и детектор напряжения, при этом первый емкостной накопитель первым выводом соединен с выходом первого коммутатора и рабочим входом второго коммутатора, а вторым выводом - с выходом третьего коммутатора и рабочим входом четвертого коммутатора, второй емкостной накопитель первым выводом соединен с выходом пятого коммутатора и рабочим входом шестого коммутатора, а вторым выводом - с выходом седьмого коммутатора и рабочим входом восьмого коммутатора, рабочие входы первого и пятого коммутатора соединены с выходом источника напряжения, выходы второго и шестого коммутаторов соединены с анодами соответственно первого и второго диодов, катоды которых образуют выход устройства и соединены с входом детектора напряжения, выход которого соединен с входом блока управления, выходы которого соединены с соответствующими управляющими входами коммутаторов, рабочие входы третьего и седьмого коммутаторов соединены с общей шиной источника напряжения, выходы четвертого и восьмого коммутаторов соединены с общей шиной электронной схемы.