FR2662277A1 - DEVICE FOR EXTERNAL PROTECTION OF COMPUTER SYSTEMS WITH RESPECT TO MICROSWITCHES OF ELECTRICAL SUPPLY. - Google Patents
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Abstract
Description
DISPOSITIF DE PROTECTION EXTERNE DE SYSTEMES INFORMATIQUE5
A L'EGARD DES MICROCOUPURES DE L'ALIMENTATION éLECTRIQUE
L'invention concerne un dispositif de protection externe de systèmes informatiques à l'égard des microcoupures de l'alimentation électrique ; elle vise à préserver les informations contenues dans la ou les unités centrales du système informatique pendant une durée prédéterminée, dite durée de sécurité, qui peut être de l'ordre de quelques secondes.EXTERNAL PROTECTION DEVICE FOR COMPUTER SYSTEMS5
WITH REGARD TO MICROSWITCHES OF THE POWER SUPPLY
The invention relates to a device for external protection of computer systems with regard to micro-cuts in the power supply; it aims to preserve the information contained in the central unit or units of the computer system for a predetermined period, called the security period, which can be of the order of a few seconds.
On sait que le réseau alternatif d'alimentation est soumis à de fréquentes perturbations de faible durée, dite microcoupures, qui sont susceptibles d'affecter, parfois gravement, les informations contenues dans les mémoires des systèmes informatiques ainsi que les supports magnétiques de ces informations. We know that the AC power supply network is subject to frequent short-term disturbances, known as micro-outages, which are likely to affect, sometimes seriously, the information contained in the memories of computer systems as well as the magnetic media of this information.
Pour écarter les problèmes liés à ces microcoupures, il est d'usage d'interposer sur l'alimentation du système informatique un dispositif dit d'alimentation alternative ininterruptible, qui assure une alimentation alternative permanente du système. Ce dispositif comprend essentiellement un onduleur qui peut soit fonctionner en permanence associé à une batterie-tampon, soit être mis en route en cas de détection d'un défaut d'alimentation. To avoid the problems linked to these micro-cuts, it is customary to interpose on the supply of the computer system a device called uninterruptible alternative supply, which ensures a permanent alternative supply of the system. This device essentially comprises an inverter which can either operate continuously associated with a buffer battery, or be started up in the event of detection of a supply fault.
Toutefois, de tels dispositifs présentent de par leur nature même, le défaut d'être complexes et donc coûteux ; en effet, dans le premier cas, l'onduleur est alimenté en permanence par une source basse tension/fort courant qui doit en outre assurer le maintien de la charge de la batterie-tampon : un tel système exige une circuiterie électronique complexe et un onduleur de grande fiabilité ; dans le deuxième cas, la complexité provient de la nécessité de prévoir des moyens de détection des défauts d'alimentation, des moyens de commutation très rapide de l'onduleur et des moyens de synchronisation de celui-ci avec le réseau.However, such devices have by their very nature the defect of being complex and therefore costly; in fact, in the first case, the inverter is permanently supplied by a low voltage / high current source which must also ensure the maintenance of the charge of the buffer battery: such a system requires complex electronic circuitry and an inverter high reliability; in the second case, the complexity stems from the need to provide means for detecting supply faults, means for very rapid switching of the inverter and means for synchronizing it with the network.
Les coûts des dispositifs d'alimentation alternative ininterruptible, actuellement disponibles sur le marché, en réservent l'usage à une minorité d'utilisateurs la majorité des usagers, en particulier les utilisateurs de petits systèmes, subissent encore les perturbations créées par les microcoupures du réseau (plus de 80 t des usagers). The costs of uninterruptible alternative power supply devices, currently available on the market, reserve their use for a minority of users the majority of users, in particular users of small systems, are still suffering from the disruptions created by network blackouts. (more than 80 t of users).
Ainsi, le problème de la protection d'ensemble d'un système informatique à l'égard des microcoupures est actuellement mal résolu pour la majorité du parc de systèmes informatiques. Thus, the problem of the overall protection of a computer system against micro-cuts is currently poorly resolved for the majority of the computer system fleet.
La présente invention se propose d'apporter une solution satisfaisante- à ce problème de protection en fournissant un nouveau dispositif de protection de système informatique à l'égard des microcoupures. L'invention vise un dispositif externe destiné à se brancher en amont du système informatique entre le réseau alternatif d'alimentation électrique et le système informatique, en vue d'assurer la sauvegarde de ce dernier pendant une durée prédéterminée, dite durée de sécurité, qui peut être ajustée à quelques secondes. The present invention proposes to provide a satisfactory solution to this protection problem by providing a new computer system protection device with regard to micro-cuts. The invention relates to an external device intended to be connected upstream of the computer system between the alternative power supply network and the computer system, in order to ensure the backup of the latter for a predetermined period, called the security period, which can be adjusted to a few seconds.
Un objectif essentiel de l'invention est de fournir un dispositif de structure extrêmement simple, ne nécessitant pas la présence d'un onduleur, en vue de bénéficier d'un coût considérablement réduit par rapport au coût des systèmes actuels. An essential objective of the invention is to provide a device of extremely simple structure, not requiring the presence of an inverter, in order to benefit from a cost considerably reduced compared to the cost of current systems.
Un autre objectif est de fournir un dispositif capable d'écrêter les surtensions ou parasites de courte durée qui peuvent apparaître sur le réseau alternatif d'alimentation. Another objective is to provide a device capable of clipping short-term overvoltages or parasites which may appear on the alternating supply network.
Par la suite, on utilisera selon l'habitude l'abréviation AC pour qualifier une tension alternative. Thereafter, the abbreviation AC will be used as usual to qualify an AC voltage.
Le dispositif de protection externe visé par l'invention est destiné à se brancher en amont d'un système informatique comprenant au moins une unité centrale dotée d'une prise standard d'alimentation AC et au moins un écran doté d'une prise standard d'alimentation AC ; le dispositif conforme à la présente invention comprend en combinaison
- des moyens d'entrée adaptés pour être connectés au réseau AC,
- un redresseur, de préférence en pont double alternance, ayant une entrée alternative reliée aux moyens d'entrée et une sortie continue délivrant une tension continue, de valeur correspondant à la tension crête présente sur les moyens d'entrée,
- un condensateur de stockage de capacité adaptée pour contenir une charge de maintien d'une tension équivalente à celle du réseau AC pendant la durée de sécurité, ce condensateur ayant ses bornes reliées à la sortie continue du redresseur, de façon à stocker la charge sous une tension de valeur équivalente à la tension crête du réseau AC,
- de premiers moyens de sortie, reliés aux bornes du condensateur de stockage et adaptés pour permettre de brancher la prise standard d'alimentation AC de la ou des unités centrales du système informatique,
- de seconds moyens de sortie, adaptés pour permettre de brancher la prise standard d'alimentation AC du ou des écrans du système informatique,
- une dérivation reliant les moyens d'entrée et les seconds moyens de sortie.The external protection device targeted by the invention is intended to be connected upstream of a computer system comprising at least one central unit with a standard AC power outlet and at least one screen with a standard outlet. 'AC supply; the device according to the present invention comprises in combination
- input means adapted to be connected to the AC network,
a rectifier, preferably in full-wave bridge, having an alternating input connected to the input means and a continuous output delivering a direct voltage, of value corresponding to the peak voltage present on the input means,
a storage capacitor of capacity adapted to contain a charge for maintaining a voltage equivalent to that of the AC network during the safety period, this capacitor having its terminals connected to the continuous output of the rectifier, so as to store the charge under a voltage of value equivalent to the peak voltage of the AC network,
- first output means, connected to the terminals of the storage capacitor and adapted to allow connection of the standard AC power outlet of the central unit or units of the computer system,
- second output means, adapted to allow the standard AC power socket to be connected to the computer system screen (s),
- a bypass connecting the input means and the second output means.
Ainsi, le dispositif de l'invention ne comporte aucun onduleur et, au lieu d'alimenter les unités centrales en courant alternatif, il les alimente en une tension continue correspondant à la valeur crête de la tension alternative du réseau, cependant que le ou les écrans sont toujours alimentés, via la dérivation sus-définie, par la tension alternative du réseau.Les unités centrales des systèmes informatiques étant équipées de convertisseur à découpage, la tension continue délivrée par le dispositif de l'invention est rigoureusement équivalente, pour ces convertisseurs et donc pour les unités centrales placées en série, à la tension alternative délivrée par le réseau ou par les onduleurs des dispositifs de protection classiques : en conséquence, en phase de fonctionnement normal, le dispositif de l'invention n'apporte aucune modification au fonctionnement du système informatique, si ce n'est qu'il assure un dcrêtage très favorable des éventuelles surtensions de la tension AC du réseau.En cas de microcoupure, le condensateur de stockage, maintenu chargé en permanence, restitue l'énergie emmagasinée sous forme d'un courant continu qui prolonge le courant normal d'alimentation pendant la durée de la microcoupure : celle-ci est donc masquée pour l'unité centrale et les informations contenues dans ses mémoires, de même que les supports de celles-ci sont préservés. De plus, l'écran n'étant qu'un moniteur de vision peut s'éteindre sans aucune conséquence pendant la durée de la microcoupure, son alimentation étant à nouveau assurée à travers la dérivation à la fin de celle-ci. Thus, the device of the invention does not include any inverter and, instead of supplying the central units with alternating current, it supplies them with a direct voltage corresponding to the peak value of the alternating voltage of the network, while the one or more screens are always supplied, via the above-defined tap-off, by the AC voltage of the network. The central units of computer systems being equipped with switching converter, the DC voltage delivered by the device of the invention is strictly equivalent, for these converters and therefore for the central units placed in series, at the alternating voltage delivered by the network or by the inverters of the conventional protection devices: consequently, in normal operating phase, the device of the invention makes no modification to the operation of the computer system, except that it ensures very favorable decrementing of any overvoltage ns of the AC voltage of the network. In the event of a micro-interruption, the storage capacitor, kept permanently charged, restores the energy stored in the form of a direct current which prolongs the normal supply current during the duration of the micro-interruption: it is therefore hidden for the central unit and the information contained in its memories, as well as the supports thereof are preserved. In addition, the screen being only a vision monitor can turn off without any consequences during the duration of the micro-interruption, its supply being again ensured through the bypass at the end of the latter.
Le dispositif de l'invention assure ainsi une protection des systèmes informatiques parfaitement efficace à l'égard des microcoupures, au moyen d'un dispositif structurellement très simple, en traitant de façon différente les écrans (gros consommateur d'énergie) et les unités centrales (puissance beaucoup plus faible), et en alimentant ces dernières en une tension continue facile à stocker ; il est essentiel de noter que cette alimentation continue est faite à la tension crête du réseau, de sorte que, compte-tenu de l'énergie à stocker, la taille du condensateur de stockage reste réduite et de coût compatible avec le bas prix de revient du dispositif.The device of the invention thus provides perfectly effective protection of computer systems with regard to micro-cuts, by means of a structurally very simple device, by treating screens (large energy consumer) and central units differently. (much lower power), and by supplying them with a DC voltage easy to store; it is essential to note that this continuous supply is made at the peak network voltage, so that, taking into account the energy to be stored, the size of the storage capacitor remains reduced and of cost compatible with the low cost price of the device.
En particulier, pour un système informatique appelé à être alimenté sous une tension alternative de 220 volts, la tension continue d'alimentation délivrée par le dispositif de protection de l'invention est d'environ 300 volts (220 ##). Si P est la puissance des unités centrales exprimée en watts et T la durée de sécurité exprimée en secondes, la capacité C du condensateur, exprimée en microfarads, sera choisie comprise entre 10 P.T et 50 P.T. In particular, for a computer system called to be supplied with an alternating voltage of 220 volts, the DC supply voltage delivered by the protection device of the invention is approximately 300 volts (220 ##). If P is the power of the central units expressed in watts and T the safety duration expressed in seconds, the capacitance C of the capacitor, expressed in microfarads, will be chosen between 10 P.T and 50 P.T.
Pour une puissance nominale courante inférieure à 100 watts des unités centrales, cette capacité sera avantageusement comprise entre 2000 et 5000 microfarads, ce qui représente une énergie stockée comprise entre 90 et 225 joules, apte à assurer un maintien du courant d'alimentation pendant au moins 2 secondes (généralement les microcoupures ont des durées inférieures à la seconde).For a current nominal power of less than 100 watts of the central units, this capacity will advantageously be between 2000 and 5000 microfarads, which represents a stored energy between 90 and 225 joules, capable of ensuring a maintenance of the supply current for at least 2 seconds (generally micro-cuts have durations of less than one second).
Il est à noter que certains systèmes informatiques comportent au niveau de certains de leurs sousensembles, des condensateurs-tampons basse tension intégrés dans des circuits internes. Mais, aucun de ces circuits ne permet, comme c'est le cas du dispositif de l'invention, de protéger globalement un système informatique en alimentant l'ensemble des unités centrales en courant continu, en assurant la charge d'un condensateur sous tension continue élevée et en alimentant de façon différente les écrans. It should be noted that certain computer systems have, at the level of some of their sub-assemblies, low-voltage buffer capacitors integrated in internal circuits. However, none of these circuits makes it possible, as is the case with the device of the invention, to protect a computer system overall by supplying all the central units with direct current, by ensuring the charging of a live capacitor continuous high and feeding different screens.
D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit en référence aux dessins annexés qui présentent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de l'invention ; sur ces dessins qui font partie intégrante de la présente description :
- la figure 1 est une vue en perspective du dispositif de l'invention et de ses raccordements au réseau AC et à un système informatique de faible puissance,
- la figure 2 est un schéma électronique du dispositif.Other characteristics, objects and advantages of the invention will emerge from the description which follows with reference to the appended drawings which present, by way of nonlimiting example, an embodiment of the invention; on these drawings which form an integral part of this description:
FIG. 1 is a perspective view of the device of the invention and of its connections to the AC network and to a low power computer system,
- Figure 2 is an electronic diagram of the device.
Le dispositif de protection représenté à titre d'exemple aux figures est logé dans un bottier 1 qui comporte une prise mâle de châssis 2 destinée à être raccordée au réseau alternatif 220 volts par un prolongateur 3. Ce bottier comporte également une prise femelle de châssis 4 destinée à être raccordée, par l'entremise d'un prolongateur 7, à la prise mâle standard de châssis 5 équipant l'écran informatique 6 du système informatique. De plus, un cordon mobile 8 s'échappe du bottier et porte à son extrémité une prise femelle repérée 9, destinée à se brancher sur la prise mâle 10 de l'unité centrale 11 du système informatique. The protective device shown by way of example in the figures is housed in a case 1 which comprises a male chassis socket 2 intended to be connected to the AC 220 volt network by an extension 3. This case also includes a female chassis socket 4 intended to be connected, via an extension 7, to the standard male chassis socket 5 fitted to the computer screen 6 of the computer system. In addition, a movable cord 8 escapes from the shoemaker and carries at its end a female socket marked 9, intended to be connected to the male socket 10 of the central unit 11 of the computer system.
Comme le représente la figure 2, la prise mâle 2 est reliée à la diagonale alternative d'un redresseur en pont 12 constitué par un pont double alternance de quatre diodes. As shown in FIG. 2, the male plug 2 is connected to the alternating diagonal of a bridge rectifier 12 constituted by a full-wave bridge of four diodes.
Une résistance 13 de limitation de courant de charge est insérée en amont du redresseur 12, cependant qu'un fusible à effet retardé 14 (par exemple 200 ms) est inséré en série sur la prise mâle d'entrée 2. A load current limiting resistor 13 is inserted upstream of the rectifier 12, while a delayed effect fuse 14 (for example 200 ms) is inserted in series on the male input socket 2.
La diagonale continue du redresseur 12 est reliée à la prise femelle 9, avec insertion en série d'un fusible rapide 15. The continuous diagonal of the rectifier 12 is connected to the female socket 9, with a rapid fuse 15 inserted in series.
De plus, un condensateur électrolytique 16 est relié en parallèle à la sortie de la diagonale continue du redresseur 12. Ce condensateur présente en l'exemple une capacité de 3 300 microfarads, assurant un bon compromis entre taille, prix et protection garantie (supérieure à 2 secondes pour une unité centrale de 60 watts). En pratique, l'on choisira comme déjà indiqué la capacité du condensateur 16 dans une plage comprise entre 10 P.T et 50 P.T (P : puissance de la ou des unités centrales en watts ; T : durée de sécurité en secondes ; C exprimé en microfarads). In addition, an electrolytic capacitor 16 is connected in parallel to the output of the continuous diagonal of the rectifier 12. This capacitor has, in the example, a capacity of 3,300 microfarads, ensuring a good compromise between size, price and guaranteed protection (greater than 2 seconds for a 60 watt central unit). In practice, the capacitor 16 will be chosen as already indicated in a range between 10 PT and 50 PT (P: power of the central unit or units in watts; T: safety duration in seconds; C expressed in microfarads ).
Par ailleurs, une dérivation 17 est connectée sur la prise d'entrée 2 en aval du fusible 14 afin de relier celle-ci à la prise de sortie 4 en vue d'alimenter l'écran par la tension alternative du réseau AC. Furthermore, a bypass 17 is connected to the input socket 2 downstream of the fuse 14 in order to connect the latter to the output socket 4 in order to supply the screen with the AC voltage of the AC network.
Le dispositif de protection conforme à l'invention présente une structure très simple (dépourvue d'onduleurs et de tout système actif de commutation) et peut être fabriqué à un prix réduit, rendant son emploi économiquement compatible avec tous les systèmes informatiques existants. Il assure une alimentation appropriée du système informatique lorsque la tension sur le réseau est normale et masque les microcoupures de cette tension. En outre, ce système présente également l'avantage d'écrêter les éventuels parasites et surtensions de courte durée, présents sur la tension alternative d'alimentation. The protection device according to the invention has a very simple structure (devoid of inverters and any active switching system) and can be manufactured at a reduced price, making its use economically compatible with all existing computer systems. It ensures an adequate supply of the computer system when the voltage on the network is normal and masks the blackouts of this voltage. In addition, this system also has the advantage of clipping any parasites and short-term overvoltages present on the AC supply voltage.
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