RU200640U1 - SECONDARY POWER SUPPLY MODULE - Google Patents

SECONDARY POWER SUPPLY MODULE Download PDF

Info

Publication number
RU200640U1
RU200640U1 RU2020122660U RU2020122660U RU200640U1 RU 200640 U1 RU200640 U1 RU 200640U1 RU 2020122660 U RU2020122660 U RU 2020122660U RU 2020122660 U RU2020122660 U RU 2020122660U RU 200640 U1 RU200640 U1 RU 200640U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
isolated
input
voltage
bus
Prior art date
Application number
RU2020122660U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Александрович Зиновьев
Александр Вадимович Кумаков
Дмитрий Александрович Шевченко
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Саратовский электроприборостроительный завод имени Серго Орджоникидзе"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество "Саратовский электроприборостроительный завод имени Серго Орджоникидзе" filed Critical Публичное акционерное общество "Саратовский электроприборостроительный завод имени Серго Орджоникидзе"
Priority to RU2020122660U priority Critical patent/RU200640U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU200640U1 publication Critical patent/RU200640U1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/06—Two-wire systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к области электротехники, представляет собой многоканальный стабилизированный преобразователь напряжения с гальванической развязкой между входом, корпусом и выходом, соответствующий стандарту VITA 62, и предназначена для электропитания высокопроизводительных систем VPX с потребляемой мощностью до 50 Вт и жесткими условиями эксплуатации и кондуктивным охлаждением, например, в авиастроении.Сущность полезной модели состоит в том, что в модуль вторичного электропитания, содержащий фильтр электромагнитных помех, изолирующий входной понижающий стабилизатор, выполненный в виде однотактного прямоходового преобразователя напряжения с активным демпфированием и синхронными выпрямителями на выходе, и ряд неизолированных выходных понижающих стабилизаторов, устройство защиты от перегрузок по току, датчик температуры, схему управления и контроля, связанную с выходными стабилизаторами, шинами служебных сигналов по стандарту VITA 62 и внешней шиной I2С, устройство бесперебойного питания на основе ионисторов (суперконденсаторов), генератор опорной частоты и схему светодиодной индикации, введены запитанный от дополнительного изолированного стабилизатора напряжения аналого-цифровой преобразователь, подключенный к шине входного питающего напряжения и связанный по внутренней информационной шине I2С через устройство гальванической развязки со схемой управления и контроля модуля.Технический результат полезной модели состоит в расширении ее функциональных возможностей за счет измерения и контроля величины входного питающего напряжения модуля.The proposed utility model relates to the field of electrical engineering, is a multichannel stabilized voltage converter with galvanic isolation between input, housing and output, in accordance with the VITA 62 standard, and is intended for powering high-performance VPX systems with a power consumption of up to 50 W and harsh operating conditions and conductive cooling, for example, in aircraft construction. The essence of the utility model consists in the fact that a secondary power supply module containing an electromagnetic interference filter, an isolating input buck stabilizer made in the form of a single-ended forward voltage converter with active damping and synchronous rectifiers at the output, and a number of non-isolated output buck stabilizers , overcurrent protection device, temperature sensor, control and monitoring circuit connected to output stabilizers, service signal buses according to VITA 62 standard and external I2C bus, device uninterruptible power supply based on supercapacitors, a reference frequency generator and a LED indication circuit, an analog-to-digital converter powered from an additional isolated voltage stabilizer is introduced, connected to the input supply voltage bus and connected via an internal information bus I2C through a galvanic isolation device with a control circuit and The technical result of the utility model is to expand its functionality by measuring and monitoring the input supply voltage of the module.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к области электротехники, представляет собой многоканальный стабилизированный преобразователь напряжения с гальванической развязкой между входом, корпусом и выходом, соответствующий стандарту VITA 62, и предназначена для электропитания высокопроизводительных VPX-систем с потребляемой мощностью до 50 Вт и жесткими условиями эксплуатации и кондуктивным охлаждением, например, в авиастроении.The proposed utility model relates to the field of electrical engineering, is a multichannel stabilized voltage converter with galvanic isolation between input, housing and output, complying with the VITA 62 standard, and is intended for power supply of high-performance VPX systems with a power consumption of up to 50 W and harsh operating conditions and conductive cooling. , for example, in aircraft construction.

Соответствие стандарту VITA 62 подразумевает наличие свободно конфигурируемых выводов в типовом соединителе, расположенном в задней части модуля, выполнение функций контроля за энергопотреблением системы и уровнями напряжений на каждой шине питания с компенсацией потерь на основных линиях, а также защиты от перегрева, перегрузок по току и перенапряжений на выходах.Compliance with the VITA 62 standard implies the presence of freely configurable pins in a typical connector located at the rear of the module, monitoring the system power consumption and voltage levels on each power rail with compensation for losses on the main lines, as well as protection against overheating, overcurrent and overvoltage at the outputs.

Известен модуль вторичного электропитания VPX 315 фирмы WIENER (см. http://www.wiener-d.com/sc/power-supplies/VPX-PS/VPX315.html), с кондуктивным охлаждением, выполненный в соответствии со спецификацией ANSI/VITA 62.0, который может дополняться устройством, обеспечивающим бесперебойное питание при кратковременных перерывах в бортовой сети, со встроенным микропроцессором для мониторинга и управления модулем через шину I2С.Known is the VPX 315 secondary power supply module from WIENER (see http://www.wiener-d.com/sc/power-supplies/VPX-PS/VPX315.html), with conductive cooling, made in accordance with the ANSI / VITA specification 62.0, which can be supplemented with a device that provides uninterrupted power supply during short interruptions in the on-board network, with an integrated microprocessor for monitoring and controlling the module via the I 2 C bus.

К недостаткам указанного модуля относится низкая величина пикового входного напряжения (50 В в течение не более 15 секунд), а также необходимость в дополнительном оборудовании для обеспечения бесперебойного питания нагрузки.The disadvantages of this module include the low value of the peak input voltage (50 V for no more than 15 seconds), as well as the need for additional equipment to ensure uninterrupted power supply to the load.

Известен модуль вторичного электропитания 69-MS215342-RC фирмы ELMA (см. http://www.elma.com) с кондуктивным охлаждением, удовлетворяющий требованиям стандарта VITA 62.0.Known module for secondary power supply 69-MS215342-RC from ELMA (see http://www.elma.com) with conductive cooling, which meets the requirements of the VITA 62.0 standard.

Недостатками указанного модуля являются отсутствие развитых диагностических средств и невозможность обеспечить бесперебойное питание при кратковременных перерывах в бортовой сети.The disadvantages of this module are the lack of advanced diagnostic tools and the inability to provide uninterrupted power supply during short interruptions in the on-board network.

Известен модуль вторичного электропитания D575.00701 фирмы HARTMANN ELECTRONIC с кондуктивным охлаждением (см. http://www.hartmann-electronic.com/products/power-supplies/vpx), соответствующий базовой спецификации VITA 62.0.Known is the secondary power supply module D575.00701 from HARTMANN ELECTRONIC with conductive cooling (see http://www.hartmann-electronic.com/products/power-supplies/vpx), corresponding to the basic specification VITA 62.0.

Недостатком указанного модуля является невозможность обеспечить бесперебойное питание при кратковременных перерывах в бортовой сети, а также низкое пиковое входное напряжение (36 В в течение 15 секунд).The disadvantage of this module is the inability to provide uninterrupted power supply during short interruptions in the on-board network, as well as a low peak input voltage (36 V for 15 seconds).

Известен также модуль вторичного электропитания VPX-3U-DC28P-001 фирмы SynQor с кондуктивным охлаждением (см. www.synqor.com/VPX/index.html). удовлетворяющий требованиям стандарта VITA 62.0 с функцией диагностики по шине I2С в соответствии с протоколом стандарта VITA 46.11.Also known is the secondary power supply unit VPX-3U-DC28P-001 from SynQor with conductive cooling (see www.synqor.com/VPX/index.html). complying with the requirements of the VITA 62.0 standard with a diagnostic function via the I 2 C bus in accordance with the protocol of the VITA 46.11 standard.

Указанный модуль содержит последовательно соединенные фильтр электромагнитных помех, подключенный к шине входного питающего напряжения постоянного тока величиной (18-40) В и изолирующий стабилизатор с выходным напряжением +12 В, подключенный к неизолированному понижающему стабилизатору с выходным напряжением +3,3 В aux, к неизолированному понижающему стабилизатору с выходным напряжением +3,3 В out, соединенному по входу с соответствующей линией сигнала SENSE, к неизолированному понижающему стабилизатору с выходным напряжением +5 В out, соединенному по входу с соответствующей линией сигнала SENSE, и к устройству защиты от перегрузки по току с выходным напряжением +12 В out. Известный модуль также содержит схему управления и контроля, подключенную по внутренней шине I2С к датчику температуры, запитанному дежурным напряжением +3,3 В aux с выхода соответствующего неизолированного стабилизатора, а также к шинам входных и выходных служебных сигналов по стандарту VITA 62 ENABLE, INHIBIT, FAIL и SYSRESET, к внешней шине I2С, к линиям выходных питающих напряжений +3,3 В aux, +3,3 В out, +5 В out и +12 В out, а также к входам команд отключения неизолированных понижающих стабилизаторов и устройства защиты от перегрузки по току.The specified module contains a series-connected EMI filter connected to the bus of an input DC voltage of (18-40) V and an isolating stabilizer with an output voltage of +12 V connected to a non-isolated buck regulator with an output voltage of +3.3 V aux, to a non-isolated buck regulator with an output voltage of +3.3 V out, connected at the input with the corresponding signal line SENSE, to a non-isolated buck regulator with an output voltage of +5 V out, connected at the input with the corresponding signal line SENSE, and to the overload protection device current with an output voltage of +12 V out. The known module also contains a control and monitoring circuit connected via an internal I 2 C bus to a temperature sensor supplied with a standby voltage of +3.3 V aux from the output of a corresponding non-isolated stabilizer, as well as to the buses of input and output service signals according to the VITA 62 ENABLE standard, INHIBIT, FAIL and SYSRESET, to the external I 2 C bus, to the lines of the output supply voltages +3.3 V aux, +3.3 V out, +5 V out and +12 V out, as well as to the inputs of the trip commands of non-isolated buckling stabilizers and overcurrent protection devices.

К недостаткам указанного модуля относятся: низкая величина пикового входного напряжения (50 В в течение не более одной секунды), отсутствие встроенных средств обеспечения бесперебойного питания при кратковременных перерывах питания в бортовой сети и визуализации работы модуля, а также недостаточно низкая величина пульсации выходного напряжения по линиям питания +12 В и +5 В (80 мВ и 50 мВ соответственно).The disadvantages of this module include: low peak input voltage (50 V for no more than one second), lack of built-in uninterruptible power supply during short power interruptions in the on-board network and visualization of the module operation, as well as insufficiently low output voltage ripple along the lines power supply +12 V and +5 V (80 mV and 50 mV, respectively).

По совокупности сходных существенных признаков наиболее близким к предложенной полезной модели является модуль вторичного электропитания по патенту на полезную модель №188732.By the totality of similar essential features, the closest to the proposed utility model is the secondary power supply module according to the utility model patent No. 188732.

Указанный модуль содержит последовательно соединенные фильтр электромагнитных помех, подключенный к шине входного питающего напряжения постоянного тока, изолирующий понижающий стабилизатор с выходным напряжением +12 В, подключенный через устройство бесперебойного питания на основе ионисторов (суперконденсаторов) к неизолированному понижающему стабилизатору с выходным напряжением +3,3 В aux, к неизолированному понижающему стабилизатору с выходным напряжением +3,3 В out, соединенному по входу с соответствующей линией сигнала SENSE, к неизолированному понижающему стабилизатору с выходным напряжением +5 В out, соединенному по входу с соответствующей линией сигнала SENSE, и к устройству защиты от перегрузки по току с выходным напряжением +12 В out, схему управления и контроля, подключенную по внутренней шине I2С к устройству бесперебойного питания и к датчику температуры, запитанному с выхода неизолированного стабилизатора напряжения +3,3 В aux, а также к шинам предусмотренных стандартом VITA 62 служебных сигналов ENABLE, INHIBIT, FAIL, SYSRESET, к внешней шине I2С, к линиям выходных питающих напряжений и к входу команды отключения неизолированного понижающего стабилизатора +3,3 В aux и входам команд отключения остальных неизолированных понижающих стабилизаторов и устройства защиты линии питания +12 В out от перегрузки по току, генератор опорной частоты, подключенный по питанию к выходу устройства бесперебойного питания, а по выходу к входам синхронизации всех неизолированных понижающих стабилизаторов, схему светодиодной индикации, подключенную по питанию к выходу неизолированного понижающего стабилизатора +3,3 В aux, а по сигнальным входам к выходам сигналов «РАБОТА» и «АВАРИЯ» схемы управления и контроля, изолирующий понижающий стабилизатор выполнен в виде однотактного прямоходового преобразователя с активным демпфированием и синхронными выпрямителями на выходе.The specified module contains a series-connected EMI filter connected to the DC input voltage bus, an isolating buck regulator with an output voltage of +12 V, connected through an uninterruptible power supply device based on supercapacitors to a non-isolated buck regulator with an output voltage of +3.3 In aux, to a non-isolated buck regulator with an output voltage of +3.3 V out, connected at the input to the corresponding signal line of the SENSE signal, to a non-isolated buck regulator with an output voltage of +5 V out, connected to the input to the corresponding signal line SENSE, and to the device overcurrent protection with an output voltage of +12 V out, a control and monitoring circuit connected via the internal I 2 C bus to an uninterruptible power supply device and to a temperature sensor powered from the output of a non-isolated voltage regulator +3.3 V aux, as well as to tires stipulated by the standard VITA 62 service signals ENABLE, INHIBIT, FAIL, SYSRESET, to the external bus I 2 C, to the lines of the output supply voltages and to the input of the trip command of the non-isolated buck stabilizer +3.3 V aux and the inputs of the commands to trip the other non-isolated buck stabilizers and the line protection device supply +12 V out from overcurrent, a reference frequency generator connected by power to the output of the uninterruptible power supply, and by the output to the synchronization inputs of all non-isolated buck stabilizers, an LED indication circuit connected by power to the output of the non-isolated buck stabilizer +3.3 In aux, and on the signal inputs to the outputs of the signals "OPERATION" and "ALARM" of the control and monitoring circuit, the isolating buck stabilizer is made in the form of a single-ended forward converter with active damping and synchronous rectifiers at the output.

Недостатком указанного модуля является отсутствие в нем измерения и контроля величины входного питающего напряжения.The disadvantage of this module is the lack of measurement and control of the input supply voltage.

Перед заявленной полезной моделью была поставлена задача устранения указанного недостатка известного устройства и создание модуля вторичного электропитания с выходной мощностью 50 Вт, с диапазоном входного питающего напряжения (18-80) В, обеспечением бесперебойного питания на полной мощности в течение не менее 200 мс, с величиной пульсации выходных напряжений, не превышающей 40 мВ для +3,3 В oux, +3,3 В aut, +5 В aut, и 50 мВ для +12 В out, со светодиодной индикацией состояний модуля «Работа» и «Авария», а также с возможностью измерения и контроля величины входного питающего напряжения модуля.The declared utility model was tasked with eliminating the indicated drawback of the known device and creating a secondary power supply module with an output power of 50 W, with a range of input supply voltage (18-80) V, providing uninterruptible power supply at full power for at least 200 ms, with a value ripple of output voltages not exceeding 40 mV for +3.3 V oux, +3.3 V aut, +5 V aut, and 50 mV for +12 V out, with LED indication of the module states “Operation” and “Trouble”, and also with the ability to measure and control the value of the input supply voltage of the module.

Поставленная задача решается тем, что предложен модуль вторичного электропитания, содержащий последовательно соединенные фильтр электромагнитных помех, подключенный к шине входного питающего напряжения постоянного тока, изолирующий понижающий стабилизатор с выходным напряжением +12 В, подключенный через устройство бесперебойного питания на основе ионисторов (суперконденсаторов) к неизолированному понижающему стабилизатору с выходным напряжением +3,3 В aux, к неизолированному понижающему стабилизатору с выходным напряжением +3,3 В out, соединенному по входу с соответствующей линией сигнала SENSE, к неизолированному понижающему стабилизатору с выходным напряжением +5 В out, соединенному по входу с соответствующей линией сигнала SENSE, и к устройству защиты от перегрузки по току с выходным напряжением +12 В out, схему управления и контроля, подключенную по внутренней шине I2С к устройству бесперебойного питания и к датчику температуры, запитанному с выхода неизолированного стабилизатора напряжения +3,3 В aux, а также к шинам предусмотренных стандартом VITA 62 служебных сигналов ENABLE, INHIBIT, FAIL, SYSRESET, к внешней шине I2С, к линиям выходных питающих напряжений и к входу команды отключения неизолированного понижающего стабилизатора +3,3 В aux и входам команд отключения остальных неизолированных понижающих стабилизаторов и устройства защиты линии питания +12 В out от перегрузки по току, генератор опорной частоты, подключенный по питанию к выходу устройства бесперебойного питания, а по выходу к входам синхронизации всех неизолированных понижающих стабилизаторов, схему светодиодной индикации, подключенную по питанию к выходу неизолированного понижающего стабилизатора +3,3 В aux, а по сигнальным входам к выходам сигналов «РАБОТА» и «АВАРИЯ» схемы управления и контроля, изолирующий понижающий стабилизатор выполнен в виде однотактного прямоходового преобразователя с активным демпфированием и синхронными выпрямителями на выходе.The problem is solved by the fact that the proposed secondary power supply module contains a series-connected electromagnetic interference filter connected to the bus of the input DC voltage supply, an isolating step-down stabilizer with an output voltage of +12 V, connected through an uninterruptible power supply device based on supercapacitors (supercapacitors) to a non-isolated buck regulator with an output voltage of +3.3 V aux, to a non-isolated buck regulator with an output voltage of +3.3 V out, connected at the input with the corresponding signal line SENSE, to a non-isolated buck regulator with an output voltage of +5 V out, connected at the input with a corresponding SENSE signal line, and to an overcurrent protection device with an output voltage of +12 V out, a control and monitoring circuit connected via an internal I 2 C bus to an uninterruptible power supply and to a temperature sensor powered from the output of a non-isolated stabilizer voltage +3.3 V aux, as well as to the buses of the service signals ENABLE, INHIBIT, FAIL, SYSRESET provided by the VITA 62 standard, to the external bus I 2 С, to the lines of the output supply voltages and to the command input of the non-isolated buck stabilizer trip command +3.3 In the aux and the inputs of the trip commands of the remaining non-isolated buck stabilizers and the protection device of the +12 V out power line against overcurrent, the reference frequency generator connected by power to the output of the uninterruptible power supply, and by the output to the synchronization inputs of all non-isolated buck stabilizers, the LED circuit indication connected by power to the output of the non-isolated buck stabilizer +3.3 V aux, and by the signal inputs to the outputs of the signals "OPERATION" and "TROUBLE" of the control and monitoring circuit, the isolating buck stabilizer is made in the form of a single-stroke forward converter with active damping and synchronous rectifiers at the output.

Новым в предложенном устройстве является то, что оно содержит подключенные к шине входного питающего напряжения постоянного тока изолированный понижающий стабилизатор с выходным напряжением +3,3 В и аналого-цифровой преобразователь, соединенный по выходу изолированного интерфейса I2С с устройством гальванической развязки, выход которого подключен к внутренней шине I2С модуля, изолированный вход питания соединен с выходом изолированного понижающего стабилизатора +3,3 В и входом питания аналого-цифрового преобразователя, а неизолированный вход питания подключен к выходу неизолированного стабилизатора напряжения +3,3 V aux.The novelty in the proposed device is that it contains an isolated buck stabilizer with an output voltage of +3.3 V and an analog-to-digital converter connected to the bus of the input DC supply voltage and an analog-to-digital converter connected at the output of the isolated I 2 C interface to a galvanic isolation device, the output of which is connected to the internal I 2 C bus of the module, the isolated power input is connected to the output of the isolated +3.3 V buck regulator and the power input of the analog-to-digital converter, and the non-isolated power input is connected to the output of the non-isolated voltage regulator +3.3 V aux.

Технический результат заявленной полезной модели состоит в расширении функциональных возможностей устройства за счет измерения и контроля величины входного питающего напряжения модуля.The technical result of the claimed utility model consists in expanding the functionality of the device by measuring and monitoring the value of the input supply voltage of the module.

На фигуре представлена функциональная блок-схема заявленного устройства.The figure shows a functional block diagram of the claimed device.

Заявленное устройство содержит соединенные последовательно фильтр электромагнитных помех 1, подключенный к шине 2 входного питающего напряжения постоянного тока, изолирующий стабилизатор 3 с выходным напряжением +12 В и устройство бесперебойного питания 4 с четырьмя последовательно соединенными ионисторами 5, подключенное к неизолированному понижающему стабилизатору 6 с выходным напряжением +3,3 В aux по линии питания 7, к неизолированному понижающему стабилизатору 8 с выходным напряжением +3,3 В out по линии питания 9, к неизолированному понижающему стабилизатору 10 с выходным напряжением +5 В aut по линии питания 11, к устройству защиты от перегрузки по току 12 по линии питания 13 с выходным напряжением +12 В aut и к генератору опорной частоты 14, подключенному к входам синхронизации неизолированных понижающих стабилизаторов 6, 8 и 10. Заявленное устройство содержит также схему управления и контроля 15, подключенную к светодиодной схеме индикации 16 с помощью сигнальных линий 17 «Работа» и 18 «Авария», а также датчик температуры 19, подключенный по питанию к линии 7 +3,3 В aux, а по внутренней шине I2С 20 к схеме управления и контроля 15 и устройству бесперебойного питания 4. Схема управления и контроля 15 подключена к шинам входных служебных сигналов 21 ENABLE (включение) и 22 INHIBIT (запрет), в зависимости от комбинации которых на выходах 23 и 24 схемы управления и контроля 15 формируются команды отключения соответственно неизолированного понижающего стабилизатора 6 и неизолированных понижающих стабилизаторов 8, 10 и устройства защиты от перегрузки по току 12. Кроме того, схема управления и контроля 15 подключена к шинам выходных служебных сигналов 25 FAIL (отказ) и 26 SYSRESET (системный сброс) и внешней шине I2С 27, а также к цепям линий питания 7, 9, 11 и 13 для контроля токов и напряжений на этих линиях, а неизолированные понижающие стабилизаторы 8 и 10 подключены к соответствующим линиям 28 и 29 сигналов SENSE для обеспечения компенсации потерь по линиям питания 9 и 11. Заявленное устройство содержит также изолированный стабилизатор 30 напряжения +3,3 В, который по входу подключен к шине питания 2, а по выходу к входам питания аналого-цифрового преобразователя 31 и устройства гальванической развязки 32, подключенного по входу неизолированного питания к выходу неизолированного стабилизатора 6 +3,3 В aux. Аналого-цифровой преобразователь 31 подключен по входу измеряемого сигнала к шине 2 входного питающего напряжения, а по выходу интерфейса I2С через устройство гальванической развязки 32 к внутренней шине 20 I2С модуля.The claimed device contains a series-connected electromagnetic interference filter 1 connected to the bus 2 of the input DC voltage, an isolating stabilizer 3 with an output voltage of +12 V and an uninterruptible power supply 4 with four series-connected supercapacitors 5 connected to a non-isolated step-down stabilizer 6 with an output voltage +3.3 V aux on power line 7, to non-isolated buck regulator 8 with output voltage +3.3 V out on power line 9, to non-isolated buck regulator 10 with output voltage +5 V aut on power line 11, to protection device from overcurrent 12 along the power line 13 with an output voltage of +12 V aut and to the reference frequency generator 14 connected to the synchronization inputs of non-isolated buck stabilizers 6, 8 and 10. The claimed device also contains a control and monitoring circuit 15 connected to the LED circuit indication 16 by means of signal lines 17 "Slave ota "and 18" Emergency ", as well as temperature sensor 19, connected to the power supply line 7 +3.3 V aux, and via the internal bus I 2 C 20 to the control and monitoring circuit 15 and the uninterruptible power supply unit 4. Control circuit and control 15 is connected to the buses of the input service signals 21 ENABLE (enable) and 22 INHIBIT (prohibition), depending on the combination of which, at the outputs 23 and 24 of the control and monitoring circuits 15, disconnection commands are generated for the non-isolated buck stabilizer 6 and non-isolated buck stabilizers 8, 10, respectively and overcurrent protection devices 12. In addition, the control and monitoring circuit 15 is connected to the buses of the output service signals 25 FAIL (failure) and 26 SYSRESET (system reset) and the external bus I 2 C 27, as well as to the power lines 7 , 9, 11 and 13 to monitor currents and voltages on these lines, and non-isolated buck regulators 8 and 10 are connected to the corresponding lines 28 and 29 of the SENSE signals to provide compensation for line losses power pits 9 and 11. The claimed device also contains an isolated voltage regulator 30 of +3.3 V, which is connected at the input to the power bus 2, and at the output to the power inputs of the analog-to-digital converter 31 and the galvanic isolation device 32 connected at the input of the non-isolated power supply to the output of the non-isolated regulator 6 +3.3 V aux. The analog-to-digital converter 31 is connected at the input of the measured signal to the bus 2 of the input supply voltage, and at the output of the I 2 C interface through the galvanic isolation device 32 to the internal bus 20 I 2 C of the module.

Заявленное устройство работает следующим образом.The claimed device operates as follows.

При подаче на вход модуля на шину 2 постоянного напряжения в диапазоне (18-80) В через рассчитанный на этот диапазон фильтр 1 включается обеспечивающий указанный диапазон изолированный понижающий преобразователь 3, посроенный по схеме однотактного прямоходового преобразователя с активным демпфированием и синхронными выпрямителями на выходе. С выхода преобразователя 3 напряжение величиной 12 В поступает на вход устройства бесперебойного питания 4, подключенное к батарее из четырех ионисторов 5, и далее на неизолированные понижающие стабилизаторы 6, 8 и 10, устройство защиты от перегрузки по току 12 и генератор опорной частоты 14. Устройство бесперебойного питания 4 плавно заряжает батарею ионисторов 5 до напряжения 9,2 В и далее осуществляет балансировку этой батареи, удерживая разность напряжений между ионисторами в пределах 10 мВ. С помощью схемы управления и контроля 15 производится непрерывный контроль выходных напряжений и токов в цепях питания 7, 9, 11 и 13, контроль измеряемого аналого-цифровым преобразователем 31 напряжения питания на шине 2 модуля и передача измеренных значений через устройство гальванической развязки 32 по внутреннему интерфейсу I2С в схему управления и контроля 15, контроль температуры, измеряемой датчиком температуры 19, а также диагностика устройства бесперебойного питания 4 по внутренней шине I2С 20. Контроль параметров ионисторов (емкость и внутреннее сопротивление) может производиться с периодичностью не чаще одного раза за 12 часов работы модуля. Информация о текущем состоянии модуля передается по внешней шине I2С 27. Устройство бесперебойного питания 4 следит за напряжением бортовой сети, и если происходит перерыв питания, переключается в режим преобразования энергии батареи ионисторов 5, поддерживая напряжение 12 В на входе выходных стабилизаторов 6, 8, 10 и устройства защиты от перегрузки по току 12, обеспечивая тем самым бесперебойное питание нагрузки в течение заданного времени. После восстановления нормальной работы устройство бесперебойного питания 4 переключается в режим заряда (подзаряда) батареи ионисторов 5. Генератор опорной частоты 14 вырабатывает синхросигнал для синхронизации работы выходных понижающих стабилизаторов 6, 8, 10, что приводит к уменьшению взаимного влияния их друг на друга и, как следствие, к снижению величины пульсации выходных напряжений. Светодиодная схема индикации 16 имеет два элемента индикации - зеленый светодиод «Работа» и красный светодиод «Авария», которые управляются соответствующими сигналами по линиям 17 и 18 с выходов схемы управления и контроля 15. В нормальном режиме работы, когда напряжение бортовой сети на шине 2 находится в пределах рабочего диапазона, светодиод «Работа» светится непрерывно. Во время перерыва питания бортовой сети или, когда напряжение бортовой сети питания на шине 2 находится вне рабочего диапазона, этот светодиод часто мигает. Если же в модуле обнаруживается неисправность, непрерывно светится светодиод «Авария». Реакция модуля на служебные входные сигналы ENABLE на шине 21 и INHIBIT на шине 22 модуля, а также формирование выходных сигналов FAIL на шине 25 и SYSRESET на шине 26 определяется схемой управления и контроля 15 и соответствует требованиям стандарта VITA 62. Так при низком уровне сигналов ENABLE и INHIBIT включен только выходной стабилизатор 6 с дежурным (вспомогательным) напряжением +3,3 В aux, при высоком уровне обоих сигналов все выходные стабилизаторы выключены, при низком уровне только одного сигнала ENABLE включены все выходные стабилизаторы, а при низком уровне только одного сигнала INHIBIT все выходные стабилизаторы отключены. Сигнал системного сброса по шине 26 SYSRESET формируется в том случае, если на любой из четырех линий питания 7, 9, 11 или 13 присутствует напряжение, величина которого меньше предельного значения (для +3,3 В aux 2,9 В; для +3,3 В aut 3,0 В; для +5 В aut 4,5 В и для +12 В aut 10,8 В). Время задержки сигнала SYSRESET равно 50 мс. Сигнал FAIL на шине 25 формируется при обнаружении отказов в модуле схемой управления и контроля 15.When a DC voltage in the range of (18-80) V is applied to the input of the module on the bus 2 through a filter 1 designed for this range, the isolated downconverter 3, which provides the specified range, is switched on, built according to the scheme of a single-stroke forward converter with active damping and synchronous rectifiers at the output. From the output of the converter 3, a voltage of 12 V is fed to the input of an uninterruptible power supply 4, connected to a battery of four supercapacitors 5, and then to non-insulated buck stabilizers 6, 8 and 10, an overcurrent protection device 12 and a reference frequency generator 14. Device uninterruptible power supply 4 smoothly charges the battery of supercapacitors 5 to a voltage of 9.2 V and then balances this battery, keeping the voltage difference between the supercapacitors within 10 mV. With the help of the control and monitoring circuit 15, the output voltages and currents in the power circuits 7, 9, 11 and 13 are continuously monitored, the supply voltage measured by the analog-to-digital converter 31 is monitored on the bus 2 of the module and the measured values are transmitted through the galvanic isolation device 32 via the internal interface I 2 С into the control and monitoring circuit 15, control of the temperature measured by the temperature sensor 19, as well as diagnostics of the uninterruptible power supply device 4 via the internal bus I 2 С 20. The parameters of the supercapacitors (capacitance and internal resistance) can be monitored at intervals of no more than once for 12 hours of module operation. Information about the current state of the module is transmitted via the external bus I 2 C 27. The uninterruptible power supply unit 4 monitors the voltage of the on-board network, and if there is a power outage, it switches to the mode of energy conversion of the supercapacitor battery 5, maintaining a voltage of 12 V at the input of the output stabilizers 6, 8 , 10 and overcurrent protection devices 12, thereby ensuring uninterrupted power supply to the load for a specified time. After the restoration of normal operation, the uninterruptible power supply unit 4 switches to the charge (recharge) mode of the supercapacitor battery 5. The reference frequency generator 14 generates a clock signal to synchronize the operation of the output buck stabilizers 6, 8, 10, which leads to a decrease in their mutual influence on each other and, as consequently, to a decrease in the magnitude of the ripple of the output voltages. The LED indication circuit 16 has two indication elements - the green LED "Operation" and the red LED "Trouble", which are controlled by the corresponding signals on lines 17 and 18 from the outputs of the control and monitoring circuit 15. In normal operation, when the voltage of the on-board network is on bus 2 is within the operating range, the "Operation" LED is on continuously. During a power outage or when the on-board power supply voltage on bus 2 is out of range, this LED flashes rapidly. If a fault is detected in the module, the "Trouble" LED is continuously lit. The response of the module to the service input signals ENABLE on bus 21 and INHIBIT on bus 22 of the module, as well as the formation of output signals FAIL on bus 25 and SYSRESET on bus 26 is determined by the control and monitoring circuit 15 and complies with the requirements of the VITA 62 standard. For example, with a low level of ENABLE signals and INHIBIT only output stabilizer 6 is on with standby (auxiliary) voltage of +3.3 V aux, when both signals are high, all output stabilizers are turned off, when only one ENABLE signal is low, all output stabilizers are turned on, and when only one INHIBIT signal is low all output stabilizers are disabled. The system reset signal on bus 26 SYSRESET is generated if any of the four power lines 7, 9, 11 or 13 has a voltage lower than the limit value (for +3.3 V aux 2.9 V; for +3 , 3 V aut 3.0 V; for +5 V aut 4.5 V and for +12 V aut 10.8 V). The SYSRESET signal delay time is 50 ms. The FAIL signal on bus 25 is generated when a failure is detected in the module by the control and monitoring circuit 15.

Устройство бесперебойного питания может быть выполнено на микросхеме LTC 3350 и ионисторах ESHSR-0025CO-002R7. Для генерации синхросигнала в генераторе опорной частоты 14 может быть использована микросхема LTC 6906, значение частоты может быть задано в диапазоне 250-300 кГц. Схема управления и контроля 15 может быть выполнена с применением цифрового микроконтроллера MК22FX512AVLH12. Датчик температуры может быть реализован на микросхеме TMP100MDBVREP. Все выходные понижающие стабилизаторы 6, 8 и 10 имеют защиту от перегрузок по току, короткого замыкания, перенапряжений на выходе и могут быть выполнены на основе микросхемы LM 25117. Изолирующий стабилизатор 3 может быть выполнен с применением микросхемы UCC2897A, изолированный стабилизатор 30 - на микросхеме LT1531 CMS 8-3,3, аналого-цифровой преобразователь 31 - на микросхеме ADS 1115IRUG, устройство гальванической развязки - на микросхеме ISO 1540D.The uninterruptible power supply device can be made on the LTC 3350 chip and ESHSR-0025CO-002R7 supercapacitors. The LTC 6906 chip can be used to generate a clock signal in the reference frequency generator 14, the frequency value can be set in the range of 250-300 kHz. The control and monitoring circuit 15 can be performed using a digital microcontroller MK22FX512AVLH12. The temperature sensor can be implemented on the TMP100MDBVREP microcircuit. All output step-down stabilizers 6, 8 and 10 have protection against overcurrent, short circuit, overvoltage at the output and can be made on the basis of the LM 25117 microcircuit. Isolating stabilizer 3 can be made using the UCC2897A microcircuit, the isolated stabilizer 30 - on the LT1531 microcircuit CMS 8-3.3, analog-to-digital converter 31 - on ADS 1115IRUG microcircuit, galvanic isolation device - on ISO 1540D microcircuit.

Claims (1)

Модуль вторичного электропитания, содержащий последовательно соединенные фильтр электромагнитных помех, подключенный к шине входного питающего напряжения постоянного тока, изолирующий понижающий стабилизатор с выходным напряжением +12 В, подключенный через устройство бесперебойного питания на основе ионисторов (суперконденсаторов) к неизолированному понижающему стабилизатору с выходным напряжением +3,3 В aux, к неизолированному понижающему стабилизатору с выходным напряжением +3,3 В out, соединенному по входу с соответствующей линией сигнала SENSE, к неизолированному понижающему стабилизатору с выходным напряжением +5 В out, соединенному по входу с соответствующей линией сигнала SENSE, и к устройству защиты от перегрузки по току с выходным напряжением +12 В out, схему управления и контроля, подключенную по внутренней шине I2С к устройству бесперебойного питания и к датчику температуры, запитанному с выхода неизолированного стабилизатора напряжения +3,3 В aux, а также к шинам предусмотренных стандартом VITA 62 служебных сигналов ENABLE, INHIBIT, FAIL, SYSRESET, к внешней шине I2С, к линиям выходных питающих напряжений и к входу команды отключения неизолированного понижающего стабилизатора +3,3 В aux и входам команд отключения остальных неизолированных понижающих стабилизаторов и устройства защиты линии питания +12 В out от перегрузки по току, генератор опорной частоты, подключенный по питанию к выходу устройства бесперебойного питания, а по выходу к входам синхронизации всех неизолированных понижающих стабилизаторов, схему светодиодной индикации, подключенную по питанию к выходу неизолированного понижающего стабилизатора +3,3 В aux, а по сигнальным входам к выходам сигналов «РАБОТА» и «АВАРИЯ» схемы управления и контроля, изолирующий понижающий стабилизатор выполнен в виде однотактного прямоходового преобразователя с активным демпфированием и синхронными выпрямителями на выходе, отличающийся тем, что модуль дополнительно содержит подключенные к шине входного питающего напряжения постоянного тока изолированный понижающий стабилизатор с выходным напряжением +3,3 В и аналого-цифровой преобразователь, соединенный по выходу изолированного интерфейса I2C с устройством гальванической развязки, выход которого подключен к внутренней шине I2С модуля, изолированный вход питания соединен с выходом изолированного понижающего стабилизатора +3,3 В и входом питания аналого-цифрового преобразователя, а неизолированный вход питания подключен к выходу неизолированного стабилизатора напряжения +3,3 V aux.A secondary power supply module containing a series-connected EMI filter connected to the input DC voltage bus, an isolating buck regulator with an output voltage of +12 V, connected through an uninterruptible power supply device based on supercapacitors (supercapacitors) to a non-isolated buck regulator with an output voltage of +3 , 3 V aux, to a non-isolated buck regulator with an output voltage of +3.3 V out, connected on the input to the corresponding signal line SENSE, to a non-isolated buck regulator with an output voltage +5 V out, connected on the input to the corresponding signal line SENSE, and to an overcurrent protection device with an output voltage of +12 V out, a control and monitoring circuit connected via an internal I 2 C bus to an uninterruptible power supply and to a temperature sensor powered from the output of a non-isolated voltage regulator +3.3 V aux, and also provided for tires the service signals ENABLE, INHIBIT, FAIL, SYSRESET, which are provided by the VITA 62 standard, to the external bus I 2 C, to the lines of the output supply voltages and to the input of the trip command of the non-isolated buck stabilizer +3.3 V aux and the inputs of the trip commands of other non-isolated buck stabilizers and the device protection of the +12 V out power line against overcurrent, a reference frequency generator connected by power to the output of the uninterruptible power supply, and by the output to the synchronization inputs of all non-isolated buck stabilizers, an LED indication circuit connected by power to the output of the non-isolated buck stabilizer +3 , 3 V aux, and according to the signal inputs to the outputs of the signals "OPERATION" and "TROUBLE" of the control and monitoring circuit, the isolating buck stabilizer is made in the form of a single-ended forward converter with active damping and synchronous rectifiers at the output, characterized in that the module additionally contains connected to the bus input power DC voltage isolated buck stabilizer with an output voltage of +3.3 V and an analog-to-digital converter connected at the output of the isolated I 2 C interface to a galvanic isolation device, the output of which is connected to the internal I 2 C bus of the module, the isolated power input is connected to the output of the isolated +3.3 V buck regulator and the power input of the analog-to-digital converter, and the non-isolated power input is connected to the output of the non-isolated 3.3 V aux regulator.
RU2020122660U 2020-07-03 2020-07-03 SECONDARY POWER SUPPLY MODULE RU200640U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020122660U RU200640U1 (en) 2020-07-03 2020-07-03 SECONDARY POWER SUPPLY MODULE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020122660U RU200640U1 (en) 2020-07-03 2020-07-03 SECONDARY POWER SUPPLY MODULE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU200640U1 true RU200640U1 (en) 2020-11-03

Family

ID=73399244

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020122660U RU200640U1 (en) 2020-07-03 2020-07-03 SECONDARY POWER SUPPLY MODULE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU200640U1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2275669C1 (en) * 2004-09-20 2006-04-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Рубин" (ОАО "НПП "Рубин") Controlling block
US20100084918A1 (en) * 2008-10-03 2010-04-08 Access Business Group International Llc Power system
RU153218U1 (en) * 2014-12-02 2015-07-10 Евгений Александрович Григорьев SECONDARY POWER SUPPLY WITH ELECTRICALLY DISCONNECTED CONTROL
RU188732U1 (en) * 2018-06-13 2019-04-23 Акционерное общество "Саратовский электроприборостроительный завод имени Серго Орджоникидзе" SECONDARY POWER SUPPLY MODULE

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2275669C1 (en) * 2004-09-20 2006-04-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Рубин" (ОАО "НПП "Рубин") Controlling block
US20100084918A1 (en) * 2008-10-03 2010-04-08 Access Business Group International Llc Power system
RU153218U1 (en) * 2014-12-02 2015-07-10 Евгений Александрович Григорьев SECONDARY POWER SUPPLY WITH ELECTRICALLY DISCONNECTED CONTROL
RU188732U1 (en) * 2018-06-13 2019-04-23 Акционерное общество "Саратовский электроприборостроительный завод имени Серго Орджоникидзе" SECONDARY POWER SUPPLY MODULE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20180248376A1 (en) Power conversion system and control device
US20160134160A1 (en) Systems and methods for battery management
US20090256422A1 (en) Ac and dc uninterruptible online power supplies
KR102168343B1 (en) Energy harvesting wireless power temperature circuit breaker combined supervisory control system
JP2007209195A (en) Backup power supply and power supply system
EP3048663B1 (en) Power storage system and method of maintaining power storage system
KR101538232B1 (en) Battery Conditioning System and Battery Energy Storage System Including That Battery Conditioning System
KR100875530B1 (en) Transformerless power conversion device using chopper
US9859809B2 (en) Power conversion device
JP2018507409A (en) System and method for detecting a ground fault in an energy storage and / or power generation system using a DC / AC power conversion system
CN108628431A (en) Electronic equipment and its certainly energy consumption control circuit
CN109286320A (en) Voltage conversion unit
CN103094980A (en) Backup power control system
KR20180104873A (en) Lithium battery protection system
RU188732U1 (en) SECONDARY POWER SUPPLY MODULE
CN113328734A (en) Fast blocking switch
CN106471705A (en) Uninterrupted power supply(ups)
CN101420114A (en) Multifunctional three phase power source protector
RU200640U1 (en) SECONDARY POWER SUPPLY MODULE
US20140347015A1 (en) Power supply avoiding over-discharge of battery modules
CN201523210U (en) Spontaneous power supply protecting device based on dynamic power supply path management technology
TW201505325A (en) DC uninterruptible power supply system and device
RU95435U1 (en) COMPLEX POWER SUPPLY OF ANTENNA POST OF ANTI-ROCKET COMPLEX
EP2830182B1 (en) Isolated battery management systems and methods thereof
CN102332697A (en) Measuring transient electrical activity in aircraft power distribution systems