СИСТЕМА БЕСПЕРЕБОЙНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ КОМПЬЮТЕРА

Полезная модель относится к области электропитания и может быть использована в системе электропитания компьютеров и компьютерных систем.
Известна система бесперебойного электропитания IUPS (Internal unin teruptable Power Sypbly) 300, которая устанавливается в стандартный отсек корпуса, предназначенный для 5,25 дюймового дисковода. Эта система содержит выпрямитель и инвертор. При инвертации питающего напряжения она использует высокочастотную широтно-импульсную модуляцию и является моделью системы бесперебойного питания с моделированием псевдосинусоидальных волн (Резанцев О.Р. Встраиваемый источник бесперебойного питания. Компьютер, май 1998 г., с.201-203).
Недостатком устройства является его сложность, обусловленная формированием псевдосинусоидального сигнала, и в связи с этим понижается надежность устройства. Известная система бесперебойного электропитания имеет невысокий коэффициент полезного действия (КПД) и повышенные габариты.
Известен источник бесперебойного электропитания потребителей (свидетельство РФ на полезную модель №13122, МПК 7 H 02 J 9/00; 9/06, опубл. 20.03 2000), который содержит последовательно соединенные преобразователь переменного напряжения в постоянное, накопитель резервной энергии (аккумулятор), на выходе которого установлен регулируемый конвертор. Потребители с бестрансформаторными входами подключены к накопителю резервной энергии через конвертор. Это устройство может быть использовано для питания компьютера без дополнительного преобразования постоянного напряжения в синусоидальный сигнал, что значительно повышает надежность, КПД и снижает габариты устройства. Однако, применение конвертора для преобразования напряжения 12В (на выходе низковольтного аккумулятора) в постоянные напряжения +5В, -5В, +12В и -12В, которые необходимы для питания компьютера, приводит к дополнительному преобразованию постоянного напряжения в источнике, что отрицательно сказывается на надежность, КПД устройства и повышает его габариты.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является источник бесперебойного электропитания компьютера по свидетельству РФ на полезную модель №19972, МПК 7 H 02 J 9/06, опубл. 10.10.2001). Это
устройство принято за прототип. Устройство является резервным исиочником питания для компьютера и содержит аккумулятор, емкостной делитель, который подключен к выходам аккумулятора и через разделительные диоды - ко входам компьютера. Анод одного разделительного диода соединен с положительным выходом аккумулятора, а катод другого - с его отрицательным выходом. Устройство содержит также задающий генератор, полумостовой преобразователь постоянного напряжения, выполненный из последовательно соединенных транзисторов, трансформатора, зарядных и выпрямительных диодов. Коллектор одного из транзисторов преобразователя соединен с положительным выходом аккумулятора, эмиттер другого транзистора соединен с отрицательным выходом аккумулятора, их базы подключены к задающему генератору. Один вывод первичной обмотки трансформатора подсоединен к средней точке этих транзисторов, другой вывод соединен со средней точкой зарядных диодов, а средняя точка первичной обмотки соединена со средней точкой емкостного делителя. Выводы вторичной обмотки трансформатора соединены с катодами выпрямительных диодов, аноды которых объединены, образуя единый выход, и подключены к одному из входов компьютера. Выходы источника бесперебойного электропитания подключают непосредственно к входящим блокам компьютера.
В этом известном устройстве необходимые для электропитания компьютера напряжения формируются аккумулятором, емкостным делителем, полумостовым преобразователем без установки мощного конвертора, что повышает КПД и уменьшает габариты устройства в сравнении с другими аналогами. Однако для обеспечения бесперебойного электропитания компьютера требуется постоянно заряженный аккумулятор. В случае неожиданной его разрядки резко снижается надежность обеспечения бесперебойного электропитания компьютера и КПД.
Задача полезной модели состоит в повышении надежности и КПД устройства, обеспечивающего бесперебойное электропитание компьютера.
Для решения этой задачи заявляемая в качестве полезной модели система бесперебойного электропитания компьютера содержит аналогично прототипу резервный источник электропитания, включающий аккумулятор, разделительные диоды, анод одного из которых соединен с положительным выходом аккумулятора, катод другого - с его отрицательным выходом, емкостной делитель, который подключен к выходам аккумулятора и через разделительные диоды ко входам компьютера, задающий генератор, полумостовой преобразователь постоянного
напряжения, выполненный из последовательно соединенных транзисторов, трансформатора, зарядных и выпрямительных диодов, и в котором коллектор одного из транзисторов соединен с положительным выходом аккумулятора, эмиттер другого транзистора соединен с отрицательным выходом аккумулятора, их базы подключены к задающему генератору, к средней точке этих транзисторов подсоединен один вывод первичной обмотки трансформатора, другой вывод которой соединен со средней точкой зарядных диодов, а средняя точка первичной обмотки трансформатора соединена со средней точкой емкостного делителя, выводы вторичной обмотки трансформатора соединены с катодами выпрямительных диодов, аноды которых объединены, образуя единый выход. Но в отличие от прототипа заявляемое устройство дополнительно содержит сетевой блок электропитания компьютера, а выходы резервного источника электропитания объединены с соответствующими по знаку и значению выходами сетевого блока электропитания компьютера. Наличие отличительных признаков от прототипа подтверждают новизну полезной модели.
Поскольку заявляемая система включает и сетевой блок электропитания, и резервный, и их выходы объединены, питание компьютера может осуществляться и от сети, и от резервного источника электропитания в случае неожиданного снижения или отсутствия напряжения в сети. Поэтому надежность такого устройства и КПД повышаются.
На чертеже изображена схема системы бесперебойного электропитания компьютера.
Система бесперебойного электропитания компьютера содержит сетевой блок электропитания компьютера 1, формирующий напряжения +12В, -12В, +5В, -5В и резервный источник электропитания, формирующий те же напряжения по знаку и значению. Резервный источник электропитания включает аккумулятор 2, емкостной делитель на конденсаторах 3,4, разделительные диоды 5, 6, полумостовой преобразователь, который состоит из последовательно соединенных транзисторов 7, 8, трансформатора 9, последовательно соединенных зарядных диодов 10, 11 и выпрямительных диодов 12, 13. К средней точке первичной обмотки 14, 15 трансформатора 9 подключена средняя точка емкостного делителя. Вывод первичной обмотки 14 трансформатора 9 соединен со средней точкой транзисторов 7, 8, а другой вывод первичной обмотки 15 трансформатора 9 соединен со средней точкой зарядных диодов 10,11. Выводы вторичной обмотки 16, 17 трансформатора 9 соединены с катодами выпрямительных диодов 12, 13, аноды которых объединены и
образуют единый выход источника -12В. Средняя точка вторичной обмотки 16, 17 трансформатора 9 к минусовой клемме аккумулятора 2. К положительной клемме +12В аккумулятора 2 подсоединен анод разделительного диода 5, катод которого образует выход источника +5В относительно средней точки емкостного делителя. К клемме -12В подключен катод разделительного диода 6, на аноде которого формируется выход источника -5В. Для управления транзисторами 7, 8 резервный источник питания содержит задающий генератор 18, выход которого соединен с базами этих транзисторов. Выходы резервного источника электропитания соединены с соответствующими выходами сетевого блока электропитания 1 компьютера.
Система бесперебойного электропитания работает следующим образом. В нормальном режиме электропитание компьютера осуществляется от сетевого блока электропитания 1 напряжением ±5В, ±12В. При возникших неполадках в сети, отсутствии напряжения электропитание компьютера осуществляется от резервного источника электропитания. В этом случае напряжение +12В снимается непосредственно с аккумулятора 2. Напряжения +5в, -5В образуются благодаря установленного на выходе аккумулятора 2 емкостного делителя 3, 4 и разделительных диодов 5, 6, падение напряжения на которых около 1В. Для устранения не симметрии разделения напряжения на емкостном делителе из-за разброса номиналов емкостей конденсаторов 3, 4 и различия нагрузок по каналам +5В и -5В используется управление транзисторами 7, 8 от задающего генератора 18. Это происходит следующим образом. Допустим, что напряжение на конденсаторе 3 больше, чем на конденсаторе 4. При включении транзистора 7 за счет протекания тока разряда конденсатора 3 через транзистор 7 и первичную полуобмотку 14 трансформатора 9 во второй полуобмотке 15 трансформатора 9 наводится ЭДС, открывающая диод 11, и происходит подзаряд конденсатора 4. Если напряжение на конденсаторе 4 будет больше, чем на конденсаторе 3, то включается транзистор 8, и конденсатор 4 разряжается на полуобмотку 14 трансформатора 9. ЭДС, трансформированная во вторую первичную полуобмотку 15 трансформатора 9, открывает диод 10 и происходит подзаряд конденсатора 3. На выходной обмотке 16, 17 трансформатора 9 с помощью выпрямительных диодов 12, 13 формируется напряжение -12В. Таким образом, на выходах резервного источника электропитания формируются напряжения, которые необходимы для электропитания компьютера в случаях отклонения напряжений сети от требуемых значений.