Удвоитель частоты Советский патент 1983 года по МПК H02M5/16 

7М7ГГ

фуе.У Изобретенне относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано для питания различных электрических устройств, в том .числе и для питания люминесцентных н газоразрядных ламп с целью повышения светоотдачи и снижения стробоскопического эффекта ламп. Известно устройство удвоения частоты на ферромагнитных элементах с подмагничиванием сердечников постоянным током 1. Однако такое устройство содержит два ферромагнитных сердечника, дополнительный источник постоянного тока для подмагничивания сердечников, дроссель защиты источника постоянного тока от переменной составляющей, т. е. является достаточно сложным и громоздким. Наиболее близким к предлагаемому является удвоитель частоты, содержащий расположенные на ферромагнитном сердечнике первичную, выполненную со средней точкой, подключенной к первому из входных выводов и вторичную обмотки, а также два .соединенных согласно-последовательно вентиля, общая точки соединения которых подключена ко второму в.ходному выводу, а каждый из свободных выводов силовых электродов соответствующему концу первичной обмотки, и конденсатор 2. Однако, хотя этот удвоитель частоты и содержит один ферромагнитный элемент, но имеет дополнительную компенсационную обмотку самоподмагничивания, дроссель, переменный резистор и дополнительный диод, от чего снижается КПД и выходная мощность удвоителя, а также является сравнительно сложным. Целью изобретения является повышение КПД и выходной мощности, а также улучшение массогабаритных показателей. Поставленная цель достигается тем, что в удвоитель частоты, содержащий расположенные на ферромагнитном сердечнике первичную, выполненную со средней точкой, подключенной к первому из входных выводов, и вторичную обмотки, а также два соединенных согласно-последовательно вентиля, общая точка соединения которых подключена ко второму входному выводу, а каждый из свободных выводов силовых электродов- к соответствующему концу первичной обмотки и KOHjieHcaTop, введена дополнительная первичная обмотка, вывод от средней точки которой соединен через указанный кон денсатор с первым входным выводом, конец дополнительной первичной обмотки соединен с началом основной первичной обмотки, а ее начало - - с концом основной первичной обмотки. На фиг-. 1 представлена схема пред.юженН(лч) удвоителя частоты; на фиг. 2 временные диаграммы напряжения. Удвоите.1ь чапоты состоит ич ферромагнит111)г I) ;срлсч пи ки (npcofjiiii.iyfoinerd трансформатора), на котором расположены две первичные обмотки 1 и 2 и одна вторичная 3 обмотки. Первичные обмотки выполнены с отводами из средних точек, причем средний вывод первой первичной обмотки подключен Непосредственно к сетевому зажиму 4, к этому же сетевому зажиму, но через последовательно соединенный конденсатор 5 подключен средний вывод второй первичной обмотки. Сетевой зажим 6 через вентиль 7 в прямом проводящем направлении подключен к точке соединения начального вывода первой первичной обмотки 1 с концевым выводом второй первичной обмотки 2. Тот же сетевой зажим 6 через вентиль 8, но в обратном проводящем направлении, подключен к точке соединения начального вывода второй первичной обмотки 1. К зажимам 9 и 10 выходной обмотки 3 подключается потребитель на удвоенную частоту переменного напряжения. . Удвоитель частоты работает следующим образом. Напряжение исходной частоты, снимаемое с зажимов 4 и 6, с помощью вентилей 7 и 8 выпрямляется, причем в одни положительные полупериоды частоты переменного тока, т. е. когда к зажиму 6 подведена положительная полярность, а к зажиму 4 - отрицательная, тогда ток течет от зажима 6 через вентиль 7, затем через первую половину обмотки 1 к зажиму 4, при этом ток в первой половине первичной обмотки 1 течет через нее. от начала к концу полуобмотки. В.то же время, но со сдвигом в 90°, течет ток от зажима 6 через диод 7, затем через вторую половину второй первичной обмотки от ее концевого зажима к средней точке, затем через-конденсатор 5 к зажиму 4. В другие отрицательные полупериоды частоты переменного тока, когда к зажиму 4 подведена положительная полярность, а к зажиму 6 отрицательная, тогда ток течет от зажима 4 через вторую полуобмотку первой первичной обмотки I от средней точки к концевому выводу, затем через вентиль 8 к отрицательному зажиму 6. В то же время, но со сдвигом 90°, ток от зажима 4 потечет через конденсатор 5, затем от средней точки через первую половину второй первичной обмотки к ее начальному выводу, затем через вентиль 8 к сетевому зажиму 6. Таким образом, ток в первой первичной обмотке за один период частоты переменного тока протекает дважды в одном и том же направлении от начала к концу. Во второй первичной об.мотке .ча один целый период частоты переменного тока ток также дважды протекает, но со сдвигом 90, и течет в противофазе с токо.м первой первичной об.мотке. так как чок во в1()р(1Й первичной обмотке течет от ее конца к иача;1у и со сдвигом 90° эл. град. На фиг. 2 а показана временная диаграмма напряжения на первой первичной обмотке, а на фиг. 26 показана временная диаграмма напряжений на второй первичной обмотке. На фиг. 2 в показан процесс их алгебраического сложения, а на фИг. 2 г - результат их сложения и, следовательно, дана диаграмма напряжения, получаемая на выходной обмотке удвоителя частоты. Временные диаграммы, изображенные на фиг. 2 а и 2 б, можно представить рядами Фурье: первая из них будет иметь вид U, (2--|-cos2uJt-4c°S t-....) и вторая и, A.(2-i-4-cos2uut ... Ряды ограничены до 4-й гармоники вклю чительно из-за малости амплитуд более вь1Сших гармоник. Результат их алгебраического сложения имеет вид U -- cos 2(Ыt -0,-85Аm fо 2U)t.

а

Ui.

rYYYYY Отсюда, очевидно, что по сравнению с прототипом амплитуда второй гармоники увеличивается в два раза и соответствует 85% от амплитуды сетевого йапряжения, следовательно, получение нужного значения величины выходного напряжения удвоенной частаты можно достичь незначительным изменением витков выходной обмотки 3. . Технико-экономическая эффективность удвоителя частоты по сравнению с известными достигается за счет того, что предлагаемое устройство содержит минимальное число применяемых элементов и, следовательно, просто в исполнении; отсутствие дросселя снижает массогабаритные показатели. Отсутствие регулировочного реостаО ото ПЫ П« Г ПГ ГМГОЛПЛ та и компенсационной обмотки самоподмагннчивания повышает КПД и увеличивает выходную мощность удвоителя. Более результативный метод компенсации постоянной составляющей позволяет улучшить качественные показатели удвоителя частоты.

УДВОИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержащий расположенные на ферромагнитном сердечнике первичную, выполненную со средней точкой, подключенной к первому из входных выводов, и вторичную обмотки, а также ю к 4 два соединенных согласно-последовательно вентиля, общая точка соединения которых подключена ко второму входному выводу, а каждый из свободных выводов силовых электродов - к соответствующему концу первичной обмотки, и конденсатор, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей, повышения коэффициента мошности, в него введена дополнительная первичная обмотка, вывод от средней точки которой соединен через указанный конденсатор с первым входным выводом, конец дополнительной первичной обмотки соединен с началом основной первичной обмотки, а ее начало - с концом основной перЕзичной обмотки.

.

-и,