11. Схеми за резервиране на захранването
За да се осигури захранването на критични потребители на енергия, се използва паралелно свързване на няколко източника на енергия, като се изключва взаимното влияние на един източник върху друг. Ако едно от множеството захранвания е повредено или изключено, товарът автоматично и без прекъсване на захранващата верига ще бъде свързан към източника на захранване с напрежение, по-високо от останалите. Обикновено в DC вериги се използват полупроводникови диоди за разделяне на захранващите вериги. Тези диоди предотвратяват намесата на едно захранване с друго. В същото време част от енергията на източника на захранване се губи на тези диоди. В тази връзка в схемите за резервиране си струва да се използват диоди с минимален спад на напрежението през кръстовището. Обикновено това са германиеви диоди. На първо място, товарът се захранва от основния източник, който обикновено (за осъществяване на функцията за самопревключване в режим на готовност) има по-високо напрежение. За такъв източник най-често се използва мрежово напрежение (през захранването). Като резервен източник на захранване обикновено се използва батерия или акумулатор с напрежение, очевидно по-ниско от това на основния източник на захранване. Най-простите и най-очевидни схеми за резервирани DC източници са показани на фиг. 10.1 и 10.2. По този начин можете да свържете неограничен брой източници на захранване към критично електронно оборудване. Схемата за резервиране на захранването (фиг. 10.2) е различна по това, че ролята на диоди, разделящи захранванията, се изпълнява от светодиоди. Светенето на светодиода показва активното захранване (обикновено с по-високо напрежение). Недостатъкът на такова схемно решение е, че максималният ток, консумиран от товара, е малък ине надвишава максимално допустимия ток напред през светодиода.
Ориз. 10.1. Основна схема за резервиране на захранване
Ориз. 10.2. Схема за резервиране на захранване с помощта на светодиоди
Ориз. 10.3. Схема за резервиране на захранването на защитно устройство
Ориз. 10.4. Схема на устройство за автоматично включване на резервна батерия
Ориз. 10.5. Схема на автоматично включване на резервното захранване за Caller ID
Ориз. 10.6. Схема за автоматично прехвърляне на натоварване към резервно захранване с индикация
Ориз. 10.7. Принципна схема на автоматичния превключвател на захранването
По-нататъшно развитие на предишното устройство е автоматичен превключвател на захранването (фиг. 10.7) [10.6]. Устройството е предназначено за инсталиране във всякакви носими и преносими устройства (приемници, плейъри, магнетофони), които имат вътрешни източници на захранване. Автоматичен превключвател на захранването позволява автоматично превключване от вътрешно към външно захранване и обратно. В начално състояние, когато външното захранване е изключено, релето K1 е изключено и през неговите нормално затворени контакти се подава напрежение от батерията GB1 към товара RH и през диода VD1 към долния (червен) диод HL1. Когато е свързан външен източник на захранване, релето K1 се активира, неговите контакти K1.1 се настройват в долна позиция съгласно схемата и захранването се подава към товара от външен източник. Тъй като анодът на горния диод HL1 (зелен) се захранва с напрежение с 2 V повече от анода на долния диод HL1 (червен), двуцветният двуаноден светодиод HL1 свети в зелено, което показва режим на захранване. В случай на прекъсване на захранването, намотката на релето K1е без ток и товарът автоматично превключва на работа на батерия GB1. Това се сигнализира от индикатора HL1, променяйки цвета на сиянието от зелен на червен. Диод VD1 трябва да се приема като KD503, KD521 или KD510. Падът на напрежение върху него при директно свързване трябва да е поне 0,7 б.-Тогава, когато свети зеленият светодиод, червеният няма да свети. Резистор R2 задава тока през HL1 на 20 mA. Реле K1 тип RES-15 (паспорт RS4.591.005) или друго с работно напрежение не повече от 5 V. Обикновено релето работи при напрежение, което е с 30,40% по-малко от работното му напрежение. При настройка на устройството резисторът R1 е избран така, че релето K1 да работи надеждно при напрежение от 4 V. Когато се използват други видове релета K1 с напрежение на реакция, близко до 4,5 V, резисторът R1 може да бъде пропуснат. При захранване от мрежата на електронно-механичен часовник се наблюдава неприятен ефект: при изключване на мрежовото напрежение часовникът спира да работи. По-надеждни и удобни за използване са комбинираните захранвания - мрежови захранвания в комбинация с никел-кадмиеви батерии D-0.1 или D-0.125 (фиг. 10.8) [10.7]. Тук кондензаторите C1 и C2 изпълняват функцията на баластни реактивни елементи, като гасят излишното мрежово напрежение. Резистор R2 служи за разреждане на кондензатори C1 и C2, когато устройството е изключено от мрежата. Ако контактите на превключвателя SA1 са затворени, тогава с отрицателна полувълна на мрежовото напрежение на горния (според диаграмата) проводник, диодът VD2 ще се отвори и през него ще се зареждат кондензатори C1 и C2. При положителни полувълни кондензаторите ще започнат да се презареждат, токът ще тече преди всичко през отворения диод VD3 и батерията GB1 и кондензаторът C3 ще започнат да се зареждат. Напрежение при пълно зарежданебатерията ще бъде най-малко 1,35 V, на светодиода HL1 - около 2 V. Следователно светодиодът ще започне да се отваря и по този начин ще ограничи тока на зареждане на батерията. Следователно батерията винаги ще бъде в заредено състояние.
Ориз. 10.8. Комбинирано захранване за електронно-механични часовници
Ако в мрежата има напрежение, часовникът се захранва от него през положителни полупериоди, а през отрицателни полупериоди - от енергията, съхранявана от батерията GB1 и кондензатора C3. В случай на прекъсване на захранването батерията се превръща в източник на енергия. Осветлението на циферблата се включва чрез отваряне на контактите на превключвателя SA1. В този случай токът на зареждане и разреждане на кондензаторите C1 и C2 протича през нишките на лампите EL1 и EL2 и те започват да светят. И предишният затворен двуаноден ценеров диод VD1 сега изпълнява две функции: ограничава напрежението на лампите до стойност, при която те светят с леко отклонение, и в случай на изгаряне на нишката на една от лампите, той пропуска зарядно-разрядния ток на кондензаторите през себе си, което предотвратява неизправността на захранването като цяло. Двувъзловият ценерови диод VD1 тип KS213B може да бъде заменен с два антисерийни ценерови диода D814D, KS213Zh, KS512A. LED HL1 - AL341 с пряк спад на напрежението при ток 10 mA - 1,9. 2.1 V. Лампи с нажежаема жичка EL1 и EL2 тип CMH6.3-20 (за напрежение 6.3 V и ток и m / h; или подобен, корпусът на превключвателя SA1 трябва да бъде надеждно изолиран от мрежата. В захранването за електронни часовници (фиг. 10.9) излишното мрежово напрежение се гаси от резистори R1 и R2 [10.8]. Това не е най-икономичното решение към проблема, но при ниска консумация на ток е съвсем оправдано.Освен това, ако случайно се докосне изхода на токоизправителя, максималния ток през тялоточовек няма да достигне опасни стойности (не повече от 4 mA), тъй като стойността на резисторите за ограничаване на тока е достатъчно голяма.
Ориз. 10.9. Схема на резервно захранване на електронен часовник
От изхода на стабилизатора (аналогично на ценеровия диод и в същото време индикаторът за включване - светодиодът HL1) захранващото напрежение през германиевия диод VD5 се подава към електронния часовник. При отпадане на мрежовото напрежение часовникът се захранва от батерията GB1, а при наличие на мрежово напрежение токоизправителят презарежда батерията. Веригата не използва филтърен кондензатор. Ролята на филтърния кондензатор с голям капацитет се изпълнява от самата батерия. Електро-електронните часовници обикновено се захранват от един галваничен елемент с напрежение от 1,5 V. Предложеното непрекъсваемо захранване (фиг. 10.10) за кварцови електронно-механични часовници генерира напрежение от 1,4 V при среден ток на натоварване от 1 mA [10.9]. Напрежението, отстранено от капацитивния делител C1 и C2, коригира възела на елементите VD1, VD2, SZ. Без товар напрежението на кондензатора SZ не надвишава 12 V. Разгледаните по-рано устройства за автоматично прехвърляне към резервно захранване в случай на прекъсване на основното захранване използват източник на постоянен ток като основа (основен). По-малко известни са схемите за резервиране на устройства, работещи с променлив ток. По-долу е дадена диаграма на един от тях, който може да работи както във вериги с постоянен, така и с променлив ток [10.10].
Ориз. 10.10. Диаграма на непрекъсваемо захранване с ниско напрежение
Ориз. 10.11. Схема на включване на резервното захранване с галванична изолация
Схемата за включване на резервното захранване с галванична изолация (IR / 7) се захранва от източник на управляващ сигнал(Фиг. 10.11), докато консумира минималния ток (фракции от mA). Контролният сигнал се подава към резистивния делител R1, R2. Ценер диод VD6 и диоди VD1 - VD5 защитават входа на устройството от пренапрежение и свързване с неправилна полярност. IR/7 е деактивиран от релейни контакти K1.1. Напрежението, взето от резистора R2 и ценеровия диод VD6, се подава през диода VD5 към електролитния кондензатор С1 с голям капацитет. Този кондензатор при първото включване на устройството се зарежда до 9,10 V за 2.. .3 минути, след което веригата е готова за работа. Скоростта на зареждане и токът, консумиран от устройството, се определят от резистора R1. Транзисторът VT1 е затворен чрез спад на напрежението на VD5.
Чрез диод VD7 и резистор R4 устройството е свързано към IR/7. Когато управляващото напрежение е изключено, връзката емитер-база на входния транзистор на устройството вече не се заобикаля. Транзисторите VT1 и VT2 се отварят. Кондензаторът C1 се разрежда през реле K1 и транзистор VT2. Контактите K1.1 на релето са затворени, включително IRP. Захранването се подава към веригата от IRP. В същото време релейните контакти K1.2 могат да контролират друг товар. Ако управляващото напрежение се появи отново на входа на устройството, транзисторът VT1 е затворен. Съответно транзисторът VT2 също е заключен. Релето K1 е изключено, изключвайки контактите си K1.1 IRP. Напрежението на кондензатор C1 остава 9,10 B и веригата преминава в режим на готовност.