Умножитель напряжения Советский патент 1984 года по МПК H02M7/10 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении устройств преобразования переменного напряжения в постоянное, устройств умножения напряжения.

Известен умножитель напряжения, йодержардай последовательно включенные диоды, причем катод каждого диода кроме последнего, соединен с анодом последующего, а также две группы конденсаторов, каждая из которых имеет общие электрод. Четные Ы нечетные катоды всех диодов соединены со свободными, электродами соответственно первой и второй груйп конденсаторов .

Устройство характеризуется низким коэффициентом полезного действия (кпд), особенно при работе на периодически разряжаемую емкость, что обусловлено высоким выходным qonpoтивлени;ем умножителя, а также больиим пороговым напряжением включения последовательно включенных диодов.

Прототипом да ного изобретения является умножитель напряжения, содержапщи диодную цепочку, состоящую из М диодов, соединенных последовавательно в прямом направлении, и две конденсаторные цепочки, состоящие каждая из последовательно соединенных конденсаторов, причем свободный вывод первого конденсатора первой цепочки и общая точка соединения анода первого диода диодной цепочки и свободного вывода первого конденсатора второй/цепочки образуют входные выводы для подключения источника питающего напряжения. К свободному выводу последнего конденсатора первой цепочки подключена общая точка соединения последней пары диодов указанной диоДной цепочки, катод последнего диода которой соединен со свободным выводом последнего конденсатора второй цепочки, а к каждой из об1чих точек соединения остальных конденсаторов обеих цепочек подключена общая точка соединения одной из соответствующих остальных пар диодов указанной цепочки 2j .

Данное устройство характеризуется низким КПД, особенно при работе на периодически разряжаемую емкость что обусловлено высоким выходным сопротивлением, а также большим порогозвым напряжением включения последовательно включенных диодов, которые увеличиваются с увеличением коэффициента умножения.

Цель изобретения - повышение коэффициента полезного действия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в умножитель напряжения, содержащий диодную цепочку, состоящую

из М диодов, соединенных последовательно в прямом направлении, и две . конденсаторные цепочки, состоящие каждая из последовательно соединенных конденсаторов, причем свободный 5 вывод первого конденсатора первой цепочки и общая точка соединения анода первого диода диодной цепочки и свободного вывода первого конденсатора второй цепочки образуют вход10 ные выводы.для подключения источни-. ка питающего напряжения, к свободному выводу последнего конденсатора первой цепочки подключена общая точка соединения последней пары диодов

5 указанной диодной цепочки, катод последнего диода которой соединен kjo свободным выводом последнего конденсатора второй цепочки, а к каждой из общих точек соединения ос0 тальных конденсаторов обеих цепочек подключена общая точка- соединения одной из соот5ветствующих Остальных пар диодов указанной цепочки, ,введены М-2 диода, анод каждого из кото25 рых соединен с соответствующей общей точкой соединения двух смежных конденсаторов ОДНОЙ из конденсаторных цепочек, а катоды всех дополнительных диодов объединены и их общая

Q точка соединения подключена к катоду последнего диода указанной диодной цепочки и образует один из выходных выводов, причем другой выходной вывод образован свободным выводом первого конденсатора первой це

почки.

На чертеже представлена принципиальная схема умножителя напряжения .

-. Схема содержит входные выводы 1 и 2, выходные выводы 3 и 4, к которым подключена нагрузка 5 и три цепочки , одна из которых состоит из М последовательно соединенных диодов 6, а две другие - емкостные цепочки, состояцие Одна из последовательно соединенных конденсаторов 7, а другая из последовательно соединенных конденсаторов в. Первый конденсатор 7 первой цепочки сврбодньм выводом подключен к входному выводу 1 и к выходному выводу 4. Свободный вывод первого 1сонденсатора 8 вторюй конденсаторной цепочки и анод

5 первого диода б диодной цепочки подключены к входному выводу 2. Дополнительные диоды 9 анодами подключены к соответствуювдим общим точкам соединения смежных конденсаторов

0 конденсаторных Цепочек, а их катоды объединены и подключены к выходному выводу 3 и к катоду последнего диода диодной цепочки. Конденсаторы 7

и 8 предназначены для хранения заря5 да при умножении напряжения. Последрвательно включенные диоды 6 предназначены для заряда конденсаторов при подключения источника переменного напряжения к входным выводам 1 и. 2. ОС полнительные диоды 9 обеспечивают заряд ем1сости.нагрузки 5, минуя цепочку последовательно включенных диодов 6.

Умножитель напряжения работает следующим образом.

- В начальном состоянии на емкости нагрузки 5 нулевой потенциал. При подаче на входы 1 и 2 переменного напряжения амплитудой и будет происходить зарядка емкости нагрузки 5 При этом,,при Up О будут открыты netJJBKtft дибй б диодной цепочки и первый дополнительный диод 9, подклюHeHHijtfi к общей точке соепинения первых смежных конденсаторов 7 первой Ц рндеисаторной цепочки, и в : О второй диод 6 диодной цепочки и дополнсительный диод 9, соединенный ; аноде с ЛатодЬм указанного диода 6 Выходное роп отивлёние умножителя и пороговое напряжение включения диодов в этом случае будет опредёг лят&ся сопротивлением и напряжениeiM Отпирания дэух диодов.

При эгок все остальные диоды будут находиться в закралтом состоянии, так как напряжение на них бу-г дет tteHbtoe напрйжения отпирания. Закрытые диода схемы препятствует эарддке:конденсаторов, кроме первых 7 и 8 что приводит к тому, что в предлагаем Фшожителе s этсм случае работает только первая ступень с коэффициентом умк1оженяя рай,ным единице.

Таким образом, при напряжени на емкости нагрузки 5 меньшем, чем и(ид - порог включения диодов), умножитель производит зарядку этой емкости напряжением .2ип с выходным сопротивлением 2R (R - сопротивление прямо смещенного диода).

При увеличении напряжения на емкости нагрузки 5 до , диод 9 закрывается.

0

Теперь при Up у О рткЁялваются ; третий диод 6 диодной цепочки и со- . единенный с его катодом сорт)аетствуйвдий дополнительный диод 9; а при UQ .0 открываются второй диод 6

5 диодной цепочки и;соединённый с его катодом соответствующий дополнитель. ный диод 9. ; : ;; - ..- ,. ; .- .; .

В этом случае при заряд на первом конденсаторе 8 О, а. при Ue « О заряд на первом конденсаторе

0

7 0. : :,-. . . -: .. :.:..;/.;-...Процесс заряда емкости иагруз си 5 в этом случае аналогичен рассмотренному за исключением того, что емкость будет заряжаться от напряже5ния 2u -3Ujj, SL выходное сопротивление умножителя составляет Зй.

Аналогично при изменении напряжения на конденсаторе нагрузки 5s

0 интервале от nUg-{n4-i)Ufj до (n+l) (n-b2)u выходное сопротивление устройства составляет соответственно (п+2)R . При этом диоды более высоких ступеней будут закрыты.

5

Максимальное напряжение до ко .торого зарядится емкость нагрузки 5, составляет М (,,) где М - число диодов в диодной цепочке.

УМНОЖИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ, со держаг ий диодную цепочку, состоящую из М лиодов, соединенных последовательно в прямом направлении, и две конденсаторные цепочки, состоящие каяодая из последовательно соединенных конденсаторов, причем свободный вывод первого конденсатора первой цепочки и общая точка соединения анодапервого диода диодной цепочки и свободного вывода первого кОнден сатора второй цепочки: образунгг входные выводы для подключения источника питающего напряжения, к свободгному выводу последнего конденсатора первой цепочки подключена общая точка соединения .последней пары диодов указанной диодной цепочки, катод последнего диода которой соединен со свободным выводом последнего конденсатора второй цепочки, а к каждой из общих точек соединения остальных конденсаторов обеих цепочек подключена общая точка соединения одной из соответствующих остальных пар диодов указанной цепочки, о т л ичающийся тем, что, с целью повышения КПД, дополнительно введены М-2 диода, анод каждого из которых соединен с соответствуквдей общей точкой соединения двух смежных конденсаторов одной из конденйаторных (/) цепочек, а катоды всех дополнительных диодов объединены и их общая точка соединения подключена к катоду последнего диода указанной диодв ной цепочки и образует один из выходных выводов, причем другой выходной вывод образован свободным выводом первого конденсатора:первой цепочки. 35 э э э