RU182060U1 - Power distribution module - Google Patents

Power distribution module Download PDF

Info

Publication number
RU182060U1
RU182060U1 RU2018105961U RU2018105961U RU182060U1 RU 182060 U1 RU182060 U1 RU 182060U1 RU 2018105961 U RU2018105961 U RU 2018105961U RU 2018105961 U RU2018105961 U RU 2018105961U RU 182060 U1 RU182060 U1 RU 182060U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
distribution module
output
power distribution
power
power switch
Prior art date
Application number
RU2018105961U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Юрьевич Решетов
Олег Анатольевич Гуляев
Дмитрий Львович Крылов
Алексей Сергеевич Хлебников
Илья Игоревич Баховцев
Original Assignee
Акционерное общество "Аэроприбор-Восход"
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 Акционерное общество "Аэроприбор-Восход" filed Critical Акционерное общество "Аэроприбор-Восход"
Priority to RU2018105961U priority Critical patent/RU182060U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU182060U1 publication Critical patent/RU182060U1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/04Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10Regulating voltage or current
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/10Parallel operation of dc sources

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)

Abstract

Заявляемый в качестве полезной модели модуль распределения электропитания относится к электронной коммутационной технике и предназначен для определения различия тока заряда емкостной нагрузки от тока короткого замыкания.Declared as a utility model, the power distribution module relates to electronic switching equipment and is designed to determine the difference between the charge current of the capacitive load from the short circuit current.

Техническим результатом является снижение потребляемой мощности и повышение быстродействия элементов защиты.The technical result is to reduce power consumption and increase the speed of protection elements.

Сущность полезной модели заключается в том, что в состав каждого канала коммутации силового ключа модуля распределения электропитания введена схема быстрого определения наличия емкостной нагрузки.The essence of the utility model is that a circuit for quickly determining the presence of a capacitive load is introduced into the composition of each switching channel of the power switch of the power distribution module.

Модуль распределения электропитания содержит датчик выходного и входного напряжения, датчик тока, датчик температуры, электронный ' силовой ключ, соединенный информационной шиной управления с микропроцессором и силовым ключом коммутации. Так же содержит схему контроля подключения нагрузки, состоящую из: источника питания, датчика тока, ключа, резистора, диода, которая подключена к выходу силового ключа.The power distribution module comprises an output and input voltage sensor, a current sensor, a temperature sensor, an electronic power switch connected to the microprocessor and a power switch by an information control bus. It also contains a load connection control circuit consisting of: a power source, a current sensor, a key, a resistor, a diode, which is connected to the output of the power switch.

Заявляемый в качестве полезной модели модуль распределения электропитания позволяет повысить на 15-25% надежность работы, уменьшить в 3 раза количество электрорадиоэлементов, снизить в 2 раза потребляемую мощность и повысить на 20-45% быстродействие.

Figure 00000001
Declared as a utility model, the power distribution module can increase reliability by 15-25%, reduce the number of electrical elements by 3 times, reduce power consumption by 2 times and increase speed by 20-45%.
Figure 00000001

Description

Заявляемый в качестве полезной модели модуль распределения электропитания относится к электронной коммутационной технике и предназначен для определения различия тока заряда емкостной нагрузки от тока короткого замыкания.Declared as a utility model, the power distribution module relates to electronic switching equipment and is designed to determine the difference between the charge current of the capacitive load from the short circuit current.

Известен модуль распределения электропитания постоянного тока состоящий из силовой шины питания и контроллера управления полупроводниковым ключом, который обеспечивает подключение нагрузки к шине питания (патент US 20110221404).A known DC power distribution module consisting of a power supply bus and a semiconductor switch control controller that provides connection of the load to the power bus (patent US 20110221404).

Недостатком данного технического решения является невысокая надежность.The disadvantage of this technical solution is the low reliability.

Обусловлено это тем, что у известного модуля распределения электропитания большое время определения ситуации: короткое замыкание или большая емкостная нагрузка. Емкостная нагрузка возникает из-за того, что при коммутации силовым ключом напряжения питания на емкостную нагрузку (у блоков питания электронной техники входная емкость может составлять несколько тысяч микрофарад) возникает бросок тока, превышающий рабочий ток в десятки раз. При этом время его спада может составлять сотни миллисекунд, что может привести или к ложному срабатыванию защиты или повышению вероятности выхода из строя электронного силового ключа.This is due to the fact that the known power distribution module has a long time to determine the situation: short circuit or large capacitive load. Capacitive load occurs due to the fact that when switching the power supply voltage to the capacitive load with a power switch (the input capacitance of electronic power supplies can be several thousand microfarads), an inrush of current exceeds the operating current by tens of times. At the same time, its recession can be hundreds of milliseconds, which can lead to a false response of the protection or increase the likelihood of failure of the electronic power switch.

Задачей полезной модели является увеличение надежности работы модуля распределения электропитания.The objective of the utility model is to increase the reliability of the power distribution module.

Техническим результатом является снижение потребляемой мощности и повышение быстродействия элементов защиты.The technical result is to reduce power consumption and increase the speed of protection elements.

Достигается это за счет того, что в состав каждого канала коммутации силового ключа модуля распределения электропитания (МРЭП) введена схема быстрого определения наличия емкостной нагрузки.This is achieved due to the fact that a circuit for quickly determining the presence of a capacitive load is introduced into the composition of each switching channel of a power key of a power distribution module (MREP).

Также достигается за счет того, что модуль распределения электропитания содержит датчик выходного и входного напряжения, датчик тока, датчик температуры, электронный силовой ключ, соединенный информационной шиной управления с микропроцессором и силовым ключом коммутации. Так же введена схема контроля подключения нагрузки, состоящая из: источника питания, датчика тока, ключа, резистора, диода, которая подключена к выходу силового ключа.It is also achieved due to the fact that the power distribution module contains an output and input voltage sensor, a current sensor, a temperature sensor, an electronic power switch connected to the microprocessor and a power switch by an information control bus. A load connection control circuit has also been introduced, consisting of: a power source, a current sensor, a key, a resistor, a diode, which is connected to the output of the power switch.

Заявляемый в качестве полезной модели модуль распределения электропитания поясняется чертежами.Declared as a utility model, the power distribution module is illustrated by drawings.

На фиг. 1 приведена блок-схема модуля распределения электропитания, состоящая из следующих узлов:In FIG. 1 shows a block diagram of a power distribution module, consisting of the following nodes:

1 - электронный силовой ключ1 - electronic power switch

2 - датчик тока;2 - current sensor;

3 - датчик напряжения на входе ключа;3 - voltage sensor at the input of the switch;

4 - датчика температуры силового ключа;4 - temperature sensor power key;

5 - схемы управления и аппаратной защиты от короткого замыкания;5 - control circuits and hardware short circuit protection;

6 - датчик напряжения на выходе ключа;6 - voltage sensor at the output of the switch;

7 - схема контроля отсутствия короткого замыкания (КЗ) при емкостной нагрузке и схема контроля подключения нагрузки к электронному силовому ключу (без его включения);7 is a diagram for monitoring the absence of short circuit (short circuit) with capacitive load and a circuit for monitoring the connection of the load to the electronic power switch (without turning it on);

8 - микропроцессор основной МП-1;8 - microprocessor main MP-1;

9 - микропроцессор дублирующий МП-2;9 - microprocessor duplicating MP-2;

10 - элементы 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 11, 12, 13, 14, 15 со 2-го по 8-й канал.10 - elements 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 11, 12, 13, 14, 15 from the 2nd to the 8th channel.

На фиг. 2 приведена блок- схема (7) контроля подключения нагрузки к ключу (без его включения) и контроля отсутствия КЗ цепи нагрузок состоящей из следующих узлов:In FIG. 2 shows a block diagram (7) of monitoring the load connection to the key (without turning it on) and monitoring the absence of a short circuit of the load circuit consisting of the following nodes:

11 - гальванически развязанный источник питания напряжения +5 В;11 - galvanically isolated power supply voltage +5 V;

12 - датчик тока;12 - current sensor;

13 - ключ для коммутации тестирующего напряжения;13 - key for switching the test voltage;

14 - резистор;14 - resistor;

15 - диод;15 - diode;

Модуль распределения электропитания работает следующим образом.The power distribution module operates as follows.

В модуле МРЭП микропроцессор основной МП-1(8) и микропроцессор дублирующий МП-2(9) при подаче питающего напряжения выполняют тестовую программу контроля аппаратуры.In the MREP module, the microprocessor of the main MP-1 (8) and the microprocessor backup MP-2 (9), when applying the supply voltage, carry out a test program for monitoring the equipment.

По окончанию программы контроля микропроцессоры основной МП-1(8) и дублирующий МП-2(9) передают результаты через интерфейсы CAN-1 и CAN-2.At the end of the monitoring program, the microprocessors of the main MP-1 (8) and the backup MP-2 (9) transmit the results via the CAN-1 and CAN-2 interfaces.

При возникновении ошибок при выполнении тестовой программы дальнейшая работа модуля блокируется.If errors occur during the execution of the test program, further operation of the module is blocked.

Управление и контроль за работой каналов в модуле распределения электропитания осуществляют микропроцессоры основной МП-1(8) и дублирующий МП-2(9) по соответствующим программам.Management and control of the channels in the power distribution module is carried out by the microprocessors of the main MP-1 (8) and the backup MP-2 (9) according to the relevant programs.

При поступлении по интерфейсам CAN-1 и/или CAN-2 команд управления электронными ключами всех каналов, микропроцессоры основной МП-1(8) и дублирующий МП-2(9) реализуют алгоритм включения / выключения каждого канала, в зависимости от типа нагрузок (резистивной, индуктивной или емкостной) подключенных к выходам электронных силовых ключей.When commands for managing electronic keys of all channels are received via CAN-1 and / or CAN-2 interfaces, microprocessors of the main MP-1 (8) and backup MP-2 (9) implement an on / off algorithm for each channel, depending on the type of loads ( resistive, inductive or capacitive) connected to the outputs of electronic power switches.

При возникновении аварийных перегрузок в каждом канале выполнение защитных функций троируется: программно - микропроцессором основным МП-1(8), микропроцессором дублирующим МП-2(9) и схемой управления и аппаратной защиты от короткого замыкания (5).In the event of emergency overloads in each channel, the protective functions are tripled: software - microprocessor main MP-1 (8), duplicating microprocessor MP-2 (9) and the control circuit and hardware short circuit protection (5).

Такое распределение защитных функций между программной и аппаратной частью модуля распределения электропитания позволяет оптимизировать количество электрорадиоизделий (ЭРИ), снизить потребляемую мощность, повысить быстродействие и надежность работы элементов защиты.This distribution of protective functions between the software and hardware of the power distribution module allows you to optimize the number of radio products (ERI), reduce power consumption, increase the speed and reliability of the protection elements.

При коммутации электронным силовым ключом (1) напряжения +27 В на емкостную нагрузку в цепи происходит скачек тока превышающий в несколько раз допустимый рабочий ток. Для предотвращения ложного срабатывания схемы управления и аппаратной защиты от короткого замыкания (5), используется схема контроля отсутствия короткого замыкания в цепи нагрузки (7).When the +27 V voltage is switched by electronic power switch (1) to a capacitive load, a current surge occurs in the circuit, exceeding several times the permissible operating current. To prevent false triggering of the control circuit and hardware protection against short circuit (5), a control circuit for the absence of a short circuit in the load circuit (7) is used.

Микропроцессор основной МП-1(8) и микропроцессор дублирующий МП-2(9) анализируют информацию поступающую с датчика тока (12) и блокируют работу схемы аппаратной защиты на 1-3 мс.The main microprocessor MP-1 (8) and the backup microprocessor MP-2 (9) analyze the information received from the current sensor (12) and block the operation of the hardware protection circuit for 1-3 ms.

Если напряжение на нагрузке начинает быстро расти, то при достижении величины порядка ЗВ диод (15) запирается, а датчик тока (12) выдает информацию в микропроцессор основной МП-1(8) и в микропроцессор дублирующий МП-2(9) об отсутствии тока в цепи датчика тока (12). Этим определяется наличие большой емкости и отсутствие короткого замыкания в цепи нагрузки.If the voltage at the load begins to grow rapidly, then when the magnitude of the order of SW reaches, the diode (15) closes, and the current sensor (12) provides information to the main microprocessor MP-1 (8) and to the microprocessor duplicating MP-2 (9) about the absence of current in the current sensor circuit (12). This determines the presence of a large capacity and the absence of a short circuit in the load circuit.

Информацию о наличии напряжения на входе и выходе электронного силового ключа (1), не более чем через 80 мс после его включения, выдают датчики напряжения на входе ключа (3) и на выходе ключа (6).Information on the presence of voltage at the input and output of the electronic power switch (1), no more than 80 ms after it is turned on, is provided by voltage sensors at the input of the switch (3) and at the output of the switch (6).

Дальнейшая работа электронного силового ключа (1) определяется программой функционирования микропроцессора основного МП-1(8) или микропроцессора дублирующего МП-2(9).Further operation of the electronic power switch (1) is determined by the program of operation of the microprocessor of the main MP-1 (8) or the microprocessor of the backup MP-2 (9).

В случае короткого замыкания в цепи нагрузки датчик тока (12) продолжает выдавать информацию о наличии тока и микропроцессор основной МП-1(8) или микропроцессор дублирующий МП-2(9) выдают команду на выключение электронного силового ключа(1) и снимают блокировку схемы управления и аппаратной защиты от короткого замыкания (5).In the event of a short circuit in the load circuit, the current sensor (12) continues to provide information on the presence of current and the main MP-1 microprocessor (8) or the backup MP-2 microprocessor (9) issue a command to turn off the electronic power switch (1) and unlock the circuit control and hardware short circuit protection (5).

При срабатывании схемы управления и аппаратной защиты от короткого замыкания, дальнейшая работа канала блокируется, и информация об этом из модуля распределения электропитания передается через интерфейсы CAN-1, CAN-2 во внешний модуль управления.When the control circuit and hardware protection against short circuit are triggered, further operation of the channel is blocked, and information about this is transmitted from the power distribution module via CAN-1, CAN-2 interfaces to an external control module.

В модулях МРЭП информация о срабатывании защиты и блокировки работы канала записывается в энергонезависимую память, входящую в состав микропроцессора основного МП-1(8) и микропроцессора дублирующего МП-2 (9). Разблокировка заблокированных каналов осуществляется только программно через интерфейсы CAN-1 или CAN-2.In the MREP modules, information about the operation of protection and blocking the operation of the channel is recorded in non-volatile memory, which is part of the microprocessor of the main MP-1 (8) and the microprocessor of the backup MP-2 (9). Unlocking blocked channels is carried out only programmatically via CAN-1 or CAN-2 interfaces.

Еще одну функцию выполняет схема (7) - это контроль целостности цепи подключения нагрузки к выходу электронного силового ключа (1) и датчика тока (2) (без включения электронного силового ключа).Another function is performed by circuit (7) - it is to monitor the integrity of the load connection circuit to the output of the electronic power switch (1) and the current sensor (2) (without turning on the electronic power switch).

Схема (7) работает следующим образом (см. фиг. 2)Scheme (7) works as follows (see Fig. 2)

До включения электронного силового ключа (1) (см. фиг. 1) включается ключ для коммутации тестирующего напряжения (13) и напряжение с источника питания+5 В (11) через датчик тока (12), резистор (14) и диод (15) подается на нагрузку.Before turning on the electronic power switch (1) (see Fig. 1), the switch for switching the test voltage (13) and the voltage from the power supply + 5 V (11) through the current sensor (12), resistor (14) and diode (15) are turned on ) is supplied to the load.

Датчик тока (12) фиксирует протекание микро тока (3-:-5 мА) через цепь и тем самым определяется ее целостность.The current sensor (12) detects the flow of micro current (3 -: - 5 mA) through the circuit and thereby determines its integrity.

Работа элементов 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 11, 12, 13, 14, 15 в первом канале аналогична их работе в каналах 2-:-8 (10).The operation of elements 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 11, 12, 13, 14, 15 in the first channel is similar to their work in channels 2 -: - 8 (10).

Распределение защитных функций между программным микропроцессором основным МП-1(8), микропроцессором дублирующим МП-2(9) и схемы управления и аппаратной защиты от короткого замыкания (5), позволяет повысить на 15-25% надежность работы модуля распределения электропитания.The distribution of protective functions between the main microprocessor software MP-1 (8), the duplicating microprocessor MP-2 (9) and the control circuit and hardware short-circuit protection (5) can improve the reliability of the power distribution module by 15-25%.

Заявляемый в качестве полезной модели модуль распределения электропитания позволяет одним микропроцессором одновременно до 16 каналов коммутации контролировать короткое замыкание или емкостную нагрузку, что позволяет уменьшить в 3 раза количество электрорадиоэлементов.Declared as a utility model, the power distribution module allows one microprocessor to simultaneously control up to 16 switching channels for a short circuit or capacitive load, which allows to reduce the number of electro-radio elements by 3 times.

Также позволяет снизить в 2 раза потребляемую мощность и повысить на 20-45% быстродействие. Это обусловлено тем, что не требуется устанавливать в каждый канал коммутации микропроцессор с соответствующей обвязкой для обеспечения высокого быстродействия.It also allows you to reduce power consumption by 2 times and increase speed by 20-45%. This is due to the fact that it is not necessary to install a microprocessor in each switching channel with the appropriate strapping to ensure high performance.

Claims (1)

Модуль распределения электропитания, содержащий датчик выходного и входного напряжения, датчик тока, датчик температуры, силовой ключ, соединенный информационной шиной управления с микропроцессором, отличающийся тем, что введена схема определения наличия емкостной нагрузки, вход которой подключен к выходу датчика тока и входу датчика напряжения на выходе ключа, а выход подключен к основному и дублирующему микропроцессорам, содержащая гальванически развязанный источник питания, подсоединенный ко входу датчика тока, выход которого подсоединен ко входу коммутационного ключа, выход которого соединен с резистором, соединенный с диодом, выход которого подключен к выхода датчика тока и входу датчика напряжения на выходе ключа.A power distribution module comprising an output and input voltage sensor, a current sensor, a temperature sensor, a power switch connected to the control information bus with a microprocessor, characterized in that a capacitive load detection circuit is introduced, the input of which is connected to the output of the current sensor and the voltage sensor input to the key output, and the output is connected to the main and backup microprocessors, containing a galvanically isolated power source connected to the input of the current sensor, the output of which is connected to the input of the switching key, the output of which is connected to a resistor, connected to a diode, the output of which is connected to the output of the current sensor and the input of the voltage sensor at the output of the key.
RU2018105961U 2018-02-16 2018-02-16 Power distribution module RU182060U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018105961U RU182060U1 (en) 2018-02-16 2018-02-16 Power distribution module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018105961U RU182060U1 (en) 2018-02-16 2018-02-16 Power distribution module

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU182060U1 true RU182060U1 (en) 2018-08-02

Family

ID=63142139

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018105961U RU182060U1 (en) 2018-02-16 2018-02-16 Power distribution module

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU182060U1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2200364C2 (en) * 1996-12-09 2003-03-10 Тарджет-Хай-Тек Электроникс Лтд. Device for uniform distribution of electric load among phases in n-phase power distribution network
US20110221404A1 (en) * 2010-03-10 2011-09-15 Rozman Gregory I Sspc with active current limiting
RU114536U1 (en) * 2011-07-19 2012-03-27 Закрытое акционерное общество "Инженерно-технический центр "Континуум" INTELLIGENT CELL OF ELECTRICITY DISTRIBUTION
RU2518178C2 (en) * 2008-05-09 2014-06-10 Эксенчер Глоубл Сервисиз Лимитед System and method for control of electric power system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2200364C2 (en) * 1996-12-09 2003-03-10 Тарджет-Хай-Тек Электроникс Лтд. Device for uniform distribution of electric load among phases in n-phase power distribution network
RU2518178C2 (en) * 2008-05-09 2014-06-10 Эксенчер Глоубл Сервисиз Лимитед System and method for control of electric power system
US20110221404A1 (en) * 2010-03-10 2011-09-15 Rozman Gregory I Sspc with active current limiting
RU114536U1 (en) * 2011-07-19 2012-03-27 Закрытое акционерное общество "Инженерно-технический центр "Континуум" INTELLIGENT CELL OF ELECTRICITY DISTRIBUTION

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105099145B (en) Gate-drive unit and method for the short-circuit protection of power switch
CN101910973B (en) The also power supply of circulation to it of cmos device in automatic detection locking
CN105897233B (en) Intelligent switch for connecting input power supply and load
US10411501B2 (en) Power supply device and switch control method therefor
US20160248262A1 (en) Power supply control system
CN103713255B (en) A kind of fault detection method, system and controller
CN104659732B (en) Over-voltage over-current protection circuit
CN105244850A (en) Battery protection circuit and control method therefor
US11879929B2 (en) Method and device for automatically testing a switching member
CN108418197A (en) Method for running electric protection switch and electric protection switch
CN107942181B (en) Commutation failure recognition methods, device, storage medium and computer equipment
JPS62156576A (en) Method and device for testing trouble of control turn-off semiconductor element
CN203645292U (en) An overvoltage over-current protection circuit
RU182060U1 (en) Power distribution module
EP2503849B1 (en) Discreet input signal generation via output short-circuit detection
CN206619906U (en) A kind of dc circuit breaker
CN204144919U (en) Multiple power supplies monitoring and protective circuit
CN105529981B (en) The method for controlling frequency converter
CN107181235A (en) Fault control for high-current pulse power supply
CN104242248B (en) Multiple power supplies are monitored and protection circuit
CN109921622B (en) Circuit and system implementing a power supply configured for spark prevention
CN110581530A (en) Power bus protection circuit based on intelligent fuse
RU191064U1 (en) Multi-channel load controller
CN105356735B (en) A kind of open loop protection circuit for reducing output voltage overshoot
CN108370149B (en) Vehicle control device