ЖУРНАЛ «СТА» №1/2004

58 СТА 1/2004 www.cta.ru Н АЗНАЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ Источник вторичного электропи- тания (ИВЭП) с питанием от двух электросетей необходим для систем с высокой живучестью, таких как охраннопожарные, телекоммуни- кационные, системы управления технологическими процессами и т.п. Альтернативой таким ИВЭП явля- ются источники бесперебойного пи- тания, которые могут обеспечивать питанием систему в течение часа или нескольких часов с момента от- ключения внешнего электропита- ния. В случае серьёзной аварии вос- становление сети может продол- жаться несколько суток. Здесь не обойтись без второй, резервной сети питания. Такие сети используются, например, на АТС, где в дополнение к сети ~220 В (50 Гц) проложена ре- зервная сеть 48 В (коммуникацион- ный стандарт) постоянного тока с поддержкой электропитания от дру- гой подстанции промышленной се- ти с буфером на аккумуляторах. Исходя из особенностей перечис- ленных областей возможного при- менения ИВЭП с питанием от двух электросетей, можно сформулиро- вать следующие основные требова- ния к таким источникам: ● основное питание от промышленной сети ~220 В (50 Гц); ● питание от резервной сети (4860) В постоянного тока при аварии в сети ~220 В (50 Гц); ● отсутствие провалов выходного на- пряжения при переключении на ре- зервную сеть; ● соответствие классу I по степени за- щиты от поражения электрическим током; ● высокие кпд и надёжность; ● минимальные масса, габариты и цена. В нашем случае использования ИВЭП необходимо было учесть и некоторые дополнительные требо- вания, которые, впрочем, актуальны и для многих других применений: ● мощность в нагрузке до 2530 Вт при выходном напряжении 5 В; ● соответствие классу В по электро- магнитной совместимости (допус- кается эксплуатация ИВЭП в жилых зданиях); ● диапазон рабочих температур от 5 до 45°С. В АРИАНТЫ СХЕМ ПОСТРОЕНИЯ Простейшим решением было бы применение серийно выпускаемых источников с питанием от двух электросетей. Однако изучение ка- талогов различных фирм показало, что таких источников нет. Есть ИВЭП с питанием только от сети ~220 В (50 Гц) или только от 48 В постоянного тока. Таким образом, возникла необхо- димость самостоятельной разработ- ки. Как известно, разработать надёж- ный, качественный, малогабарит- ный и недорогой ИВЭП на отечест- венной элементной базе — задача непростая. Первоначально был со- здан ИВЭП на двух преобразовате- лях с использованием тороидальных трансформаторов. Выпрямленное напряжение сети ~220 В (50 Гц) ве- личиной 310 В объединялось через диодную схему с выходным напря- жением величиной 270 В, получен- ным от первого DC/DCпреобразо- вателя (вход 48 В), а затем второй DC/DCпреобразователь понижал входное напряжение 270/310 В до напряжения 5 В (выходной ток до 8 А). При аварии в сети ~220 В вто- рой преобразователь работал от на- пряжения 270 В, полученного от се- ти 48 В. ИВЭП помещался в 5дюй- мовый отсек корпуса персонального компьютера. Однако его надёжность и технологичность оставляли желать лучшего, что подтвердила эксплуа- тация опытных образцов этого ис- точника в течение нескольких лет. С целью обеспечения более высо- кой надёжности и улучшения мас- согабаритных показателей был по- строен ИВЭП с применением двух готовых промышленных преобразо- вателей с выходным напряжением 5 В: один AC/DC для сети ~220 В (50 Гц), второй DC/DC для сети 4860 В постоянного тока. К 2000 году в Россию стали посту- пать импортные преобразователи и вторичные источники с различными номиналами напряжения и мощнос- ти, кпд, надёжность и массогабарит- ные характеристики которых вооду- шевляли на их применение. Возник- ло несколько вариантов схем постро- ения ИВЭП с использованием таких изделий. 1. Простейшим вариантом является объединение выходных напряже- ний 5 В через диод Шотки. При та- кой схеме необходима установка напряжения 5,5 В на выходе преоб- разователя с учётом падения напря- жения до 0,5 В на диоде. Достоин- ство схемы — простота. Недостатки: снижение кпд и обязательное нали- чие у преобразователя возможности регулировки выходного напряже- ния в диапазоне до 10% от номина- ла (а далеко не каждый преобразо- ватель имеет такую возможность). 2. Если AC/DCпреобразователь име- ет сигнал наличия/отсутствия на- пряжения в сети ~220 В, то с его по- мощью можно управлять включе- нием DC/DCпреобразователя. Анализ показал, что, как правило, такую опцию имеют только преоб- разователи мощностью не менее 70100 Вт. Такие изделия нам не В ЗАПИСНУЮ КНИЖКУ ИНЖЕНЕРА ИВЭП с питанием от двух электросетей Алексей Барабошкин, Виталий Щербаков