Умножитель постоянного напряжения Советский патент 1984 года по МПК H02M7/10 

Изобретение OTFSOCHTCH к электротехнике и может быть использовано в качестве источника питания для усройств, требующих различного по величине напряжения питания.

Известна схема, например преобразователь постоянного напряжения, содержащая двухтактный автогенератор, выполненный на транзисторах с трансформатором и выпр тмитель, выполненный на диодном мосте с конденсатором. Первичные обмотки промежуточного трансформатора включены меж,зу коллекторами транзисторов и крайними выводами первичной обмотки эыходного трансформатора 1 ,.

Недостатками данной схемы являются низкий КПД и большие габариты, связанные с наличием трансформатора.

Известен удвоитель постоянного напряжения, который содержит два диода, соеди ;енных последовательно и включенных между накопительным конденсатором и источником питания, зарядно-разрядный конденсатор, ключ и блокиИг-генератор. Коллектор транзистора блокинг-генератора соедине с эмиттером ключевого транзистора непосредстве но, с базой - через одну из обмоток блокинг-трансформатора, а разрядно-зарядным конденсатором через другую обмотку блокингтрансформатора . Коллек. ор ключевого транзистора подключен к одному из зажимов источника питания 2.

Недостатками i -;тройства являются сравнительно низкий КПД, больигие габариты, связанные с наличием трансформатора, и невозможность работы в микрорежимах, так как на перемагничивание трансформатора требуется дополните. расход энергии.

Наиболее близким к гредлагаемо1.1у является умножитель постоянного напряжения, содержащьй транзисторные кo 1MyтиpyюIдиe ключи, первый из которых эмиттером, а каждый из остальных через токоогргтничивающий резистор базой подключены к первому входному выводу для подключения одной из шин источника питаюа1его напряжения, зарядные конденсаторы, каждый из которых, Кроме последнего, включен между коллектором предьшущего и эмиттером последующего транзисторных коммутирующих клютей, зарядные диоды, из Которых, кроме последнего, анодом подключен к общей точке соединения соответствующих конденсаторов и эмиттера транзисторного коммутирую12;его ключа, а катоды всех зарядных диодов подключены к первому входному выводу, выходной конденсатор, включенный параллельно выходным выводам и обкладкой поключенный через дополнительный

зарядный диод к общей точке соединения анода последнего зарядного диода и одной обкладки последнего зарядного конденсатора, другая обкладка которого соединена с коллектором последнего транзисторного коммутирующего кгаоча 3 J.

Однако в момент, когда открыты ключевые транзисторы, накопительные емкости частично разряжаются через зарядные резисторы и на них происходит рассеивание энергии. В то же время через зарядные резисторы протекает ток от источника питания, вследствие чего происходит дополнительное рассеивание энергии. Все это существенно уменьшает КПД устройства .

Цель изобретения - повышение КПД устройства при одновременном сохранении высоких весогабаритных характеристик .

Поставленная цель достигается тем, что в умножитель постоянного напряжения,- содержащий -транзисторны коммутирующие ключи, первый из которых эмиттером, а каждый из остальных через токоограничивающий резистор базой подключены к первому входному выводу для подключения одной из тин источника питающего напряжения, зарядные конденсаторы, каждый из которых, кроме последнего, включен между коллектором предыдущего и эмиттером последующего транзисторных ког-1мутирующих ключей, зарядные диоды, каждый из которых, кроме последнего, анодом подключен к общей точке соединения соответствующи конденсаторов и эмиттера транзисторного коммутируюа1его ключа, а катоды всех зарядных диодов, подключены к первому входному выводу, выходной конденсатор, включенный параллельно выходным выводам и одной обкладкой подколоченный через дополнительный зарядный диод к общей точке соединения анода последнего зарядного кондденсатора, другая обкладка которого соединена с коллектором последнего транзисторного коммутирующего ключа, дополнительно введены транзисторные зарядные ключи, коллекторно-эмиттерный переход каждого из которых В1слшчен ме)1уду вторым входным выводом для подключения другой шини источника питающего напряжения и общей точкой соединения соответствующих коллектора транзисторного коммутирующего ключа и зарях;ного 1сонденсатора, а база через дополнительно введенные токозадаюИ(ие резисторЕЛ соединена с управляющим входом и базой первого транзисторного ко{ 1мутиру}ощего ключа.

На чертеже приведена электрическая схема предлагаемого умножителя постоянного напряжегшя, сост.оя-Biero из трех каскадов и тем самым увеличивающего напряжение на выходном конденсаторе по сравнению с напряжением питания в три раза. Умножитель состоит из транзистор ных коммутирующих ключей 1,2 и 3 , транзисторных зарядных ключей 4,5 и 6, зарядных конденсаторов 7,8 и 9 зарядных диодов 10, 11 и 12, дополн .тельного зарядного диода 13, выходного конденсатора 14 и токозадающих резисторов 15-20. Эмиттер транзисторного коммутирующего ключа 1, катоды зарядных диодов 10,11 и 12 и базы транзисторных коммутирующих ключей 2 и., 3 через токозадающие резисторы 19 и 2 подключены к входному выводу 21 для подключения одной из шин источника питающего напряжения. Выходной конденсатор 14 подключен параллельн выходным выводам 22 и 23 и через дополнительный зарядный диод 13 соединен с анодом зарядного диода .12 и одной обкладкой конденсатора 9 другая обкладка которого соединена с коллектором транзисторного комму тирующеТо ключа 3. Зарядные конденсаторы 7 и 8 включены между коллектором и эмиттером соответствующи транзисторных коммутирующих ключей 1,2 и 3. Анод зарядного диода 10 соединен с эмиттером транзисторного коммутирующего ключа 2, а анод зарядного диода 11 соединен с эмиттером коммутирующего ключа 3. Каждый из транзисторов зарядных ключей 4, 5 иб коллекторно-эмиттерным перех дом включен между вторым входным выводом 24 и общей точкой соединения транзисторных коммутирующих клю чей и зарядных конденсаторов 1,7,2, и 3,9 соответственно, а базы ключей 4,5 и б через соответствующие токозадакядие резисторы 15-18 соединены с управляющим входом 25 и базой транзисторного кo мyтиpyющeгo ключа. Умножитель постоянного напряжения работает следующим образом. При отсутствии сигнала на входе транзисторного коммутирующего ключа 1 транзисторные рарядные ключи 4-6 открыты и через их транзисторы |и зарядн{ле диоды 10-12 происходит заряд конденсаторов 7-9 до величины напряжения питания. С приходомимпульса управления Uyrip транзисторы ключей 4-6 закрываются, транзистор ключа 1 открывается и конденсатор 7 начинает разряжаться по цепи: коллекторно-эмиттерный переход тран-зисторного коммутирующего ключа 1 базо-эмиттерный переход транзисторного коммутирующего ключа 2 - токозадающий резистор 19, вызывая этим отпирание транзисторного коммутирующего ключа 2. В свою очередь отпирание ключа 2 вь1зывает подобным образом отпирание транзисторного коммутирующего ключа 3. В результате зарядные конденсаторы 7-9 оказываются соединенными последовательно и подключаются параллельно конденсатору 14, заряжая en до величины, равной трем напряжениям питания. Таким образом, из-за отсутствия катушки индуктивности предлагаемый умножитель можно выполнить в виде интегральной схемьт и, кроме того, не требуется дополнительного зарядного устройства, необходимого для подзарядки аккумуляторов, в связи с использованием в предлагаемой схеме батарей Крона. Изобретение имеет по сравнению с базовым объектом более высокое значение КПД (примерно на 20%) и озможность преобразования в ысокое значение выходного напряжеия (до 50 В в предлагаемом устройтве и до 22 В в известном).

УМНОЖИТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий транзисторные коммутирующие ключи, первый из которых эмиттером, а каждый из остальных через токоограничивающий резистор базой подключены к первому входному выводу для подключения одной из шин источника питающего напряжения, зарядные конденсаторы, каждый из которых, кроме последнего, включен между коллектором предыдущего и эмиттером последующего- транзисторных коммутирующих ключей, зарядные диоды, каждый из которых, кроме последнего, анодом подключен к.общей . ft ;i-L& А ffoточке соединения соответствующих конденсаторов и эмиттера транзисторного коммутирующего ключа, а катоды всех зарядных диодов подключены к первому входному выводу, выходной конденсатор, включенный параллельно выходным выводам и одной обкладкой подключенный через дополнительный зарядный диод к общей точке соединения анода последнего зарядного диода и одной обкладки последнего зарядного конденсатора, другая обкладка которого соединена с коллектором последнего транзисторного коммутирующего ключа, отличаю щийс я тем, что, с целью повышения КПД в него дополнительно введены транзисторные зарядные ключи, кол(Л лекторно-эмиттерный переход каждого из которых включен между вторым вход-ным выводом для подключения другой шины источника питающего напряжения i и общей точкой соединения соответст- вующих коллектора транзисторного коммутирующего ключа и зарядного конденсатора, а база через дополнительно введенные токозадающие резисторы соединена с управляющим входом и базой первого транзисторного коммутирующего ключа. e/J УЛ