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

Изобретение относится к преобразовательной технике, а более конкрет но к вторичным источникам питания постоянного напряжения, и предназна чены для питания электро- и радиоаппаратуры. Известен умножитель напряжения, содержащий источник входного напряж ний, положительная клемма которого соединена с анодом входного диода и первой клеммой .управляемого разрядного ключа, а отрицательная клемма - с первой клеммой управляемого зарядного ключа и отрицательной клем мой выхода, выходную накопительную емкость, положительная обкладка которой соединена с положительной клеммой выхода, а отрицательная обкладка - с положительной клеммой источника входного напряжения. Катод входного диодА через емкость подсоединен к эмиттерам управляемых зарядных и разрядных ключей. Положительная обкладка накопительной емкости соединена с катодом разрядного диода, анод которого соединен с катодом входного диода l . К недостаткам данной схемы относятся возможность УМНОЖЕНИЯ напряжения только вдвое и невозможность получения дискретного ряда напряжений. Наиболее близким к предлагаемому является умножитель постоянного напряжения, отрицательная клемма которого соединена с первым выводом управляемого зарядного ключа, содерж щий также выходной конденсатор, один вывод которого соединен с положительным выходным выводом, п парал лельно включенных цепочек, состоящих из двух соединенньк последовательно через конденсатор разрядных диодов, объединенные аноды которых соединены с первым выводом управляемого разряд ного ключа, h -1 зарядных диода, соединяющих разнополярщ 1е, обкладки конденсаторов смежных цепочек, причем анод каждог.о из зарядных диодов подключен к отрицательной обкладке конденсатора предьщущей цепочки, его катод - к положительной обкладке конденсатора последующей цепочки, а отрицательная обкладка конденсатора последней цепочки соединена с вто рым выводом.управляемого зарядного ключа, схему управления разрядным ключом и схему управления зарядным 22 ключом, вькоды которых соединены с управляющими входами соответственно разрядного и зарядного ключей 2} Недостатком этого устройства является возможность умножения напряжения только в 1/11 раз, т.е. получения выходных напряжений, меньших входного напряжения, причем при получении дискретного ряда выходных напряжений, в -Oil- раз больших входного напряжения, требуется введение дополнительных элементов, снижающих КПД устройства. Цель изобретения - повышение КГЩ устройства при получении дискретного. ряда выходных напряжений, в L раз больших входного напряжения. Поставленная цель достигается тем, что в умножителе постоянного напряжения, содержащем источник постоянного напряжения, отрицательная клемма которого соединена с первым выводом управляемого зарядного ключа, выходной конденсатор, один вывод которого соединен с положительным выходным ВЫВ.О.ДОМ, п параллельно включенных цепочек, состоящих каждая из двух соединенных последовательно через конденсатор разрядных диодов, объединенные аноды.которых соединены с первым выводом управляемого разрядного ключа, п -1 зарядных диодов, соединяющих разнополярные обкладки конденсаторов смежных.цепочек, причем анод каждого из зарядных диодов подключен к отрицательной обкладке конденсатора предыдущей цепочки, его катод - к положительной обкладке конденсатора последующей цепочки, а отрицательная обкладка конденсатора последней цепочк соединена с вторым выводом управляемого зарядного ключа, схему управления разрядным ключом и схему управления зарядным ключом, выходы которых соединены с управляющими входами соответственно разрядного и зарядного ключей, второй вывод управляемого разрядного ключа соединен с положительной клеммой источника постоянного напряжения, вторым выводом выходного конденсатора и анодом дополнительно введенного входного диода, катод которого соединен с положительной обкладкой конденсаторе первой из t7 параллельных цепочек, объединенные катоды разрядных диодов параллельных цепочек соединены с поло

жительным выходным выводом, а отрицательная клемма источника постоянного напряжения соединена с отрицательным выходным выводом.

На чертеже представлена принципиаЛьная схема предлагаемого умножител постоянного напряжения.

: Умножитель постоянного напряжения содержит источник 1 постоянного.входного напряжения, входной диод 2, управляемый разрядный ключ 3, управляемый зарядный ключ 4, выходной накопительный конденсатор 5, схему 6 управления разрядным ключом, схему 7 управления зарядным ключом, П параллельно включенных цепочек, состоящих из двух последовательно соединенных через конденсатор 8 разрядных диодов 9 и 10 и И -1 зарядных диодов 11.

Источник 1 выходного напряжения соединен положительной клеммой с анодом входного диода 2 и первой клеммойуправляемого разрядного ключа 3, а отрицательной клеммой с первой клеммой управляемого зарядного ключа 4 и отрицательной клеммой выхода. Выходной конденсатор 5 соединен положительной обкладкой с полоясительной клеьр ой выхода, а отрицательной - с положительной клеммой источника 1 входного напряжения. Управляющий вывод разрядного ключа 3 соединен с выходом схемы 6 управления разрядным ключом. Управляющий вывод зарядного ключа 4 соединен :С выходом cxeMii 7 управления зарядным ключом. Разрядные диоды 9 и 10 соединены последовательно через конденсаторы 8 в Ц параллельно вклю ченных цепочек, П-1 зарядных диодов 11 соединяют разнополярные обкладки конденсаторов 8 смежных цепочек. Катод входного диода 2 соединен с положительной обкладкой конденсатора в первой цепочке. Втора;я клемма управляемого зарядного ключа 4 соединена с отрицательнойобкладкой конденсатора в последней цепочке. Объединенные катоды разрядных диодов 9 параллельных цепочек соединены с положительной обкладкой выходного конденсатора 5. Объединенные аноды разрядных диодов 10 параллельных цепочек соединены со второй клем мой управляемого разрядного ключа 3.

В качестве управляемых ключей можно использовать транзисторы, тиристоры, электромагнитное реле и т.д..

Умножитель работает следующим образом.

Схема 7 управления зарядным ключом вырабатывает импульсы управления. Схема управления разрядным ключом вырабатывает импульсы, инверсные к ним. За время действия импульса управления, открывающего зарядный ключ 4, конденсаторы В параллельных цепочек за ряжаются последовательно от источника 1 входного напряжения через входной диод 2, зарядные диоды 11 и открытый зарядный ключ 4. В конце заряда время которого определяется с характеристиками схемы заряда, напряжение на каждом конденсаторе достигает значения, примерно в П раз меньшего значения напряжения источника 1 входного напряжения, т.е.

UB „

-fT . После прекращения управляющего сигнала со схемы 7 управления зарядным ключом зарядный ключ 4 размыкается и подается управляющий сигнал со схемы 6 управления разрядным ключом, открывающий разрядный ключ 3. При этом конденсаторы 8 параллелных цепочек через разрядные диоды 9 и 10 и открытый разрядный ключ 3 разряжаются на выходной накопительный конденсатор 5i В конце разряда, время которого определяется RC-характеристиками схемы разряда напряжения на конденсаторе 5, напряжение достигает значения, которое имели емкости 8 параллельных цепочек в конце периода заряда, т.е.

- . На выходе схемы появляется напряжение, примерно равное Llgy)( - U

являнлцееся суммой напряжения источника 1 входного напряжения и выходного конденсатора 5. После прекращения управлякицего сигнала со схемы 6 управления разрядным ключом разрядный ключ 3 закрывается и подается управляющий сигнал со схемы 7 управления зарядным ключом , от крьшающий зарядный ключ 4. Процесс .повторяется. В период заряда напряжение на выходе поддерживается на

п+А уровне, примерно равном -pj- Ug за

счет энергии, занесенной в выходном :конденсаторе 5, включенном последо

УМНОЖИТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий источник постоянного напряжения, отрицательная клемма которого соединена с первым выводом управляемого зарядного ключа, выходной конденсатор, один вывод которого соединен с положительным выходным выводом, и параллельно включенных цепочек, состоящих каждая из двух соединенных последовательно через конденсатор разрядных диодов, объединенные аноды которых соединены с первым выводом управляемого разрядного ключа, П- зарядных диодов, соединяющих разнополярные обкладки конденсаторов смежных цепочек, причем анод каждого из зарядных диодов подключен к отрицательной обкладке конденсатора предыдущей цепочки, его катод - к положительной обкладке конденсатора последующей цепочки, а отрицательная обкладка конденсатора последней цепочки соединена с вторым выводом управляемого зарядного ключа, схему управления разрядным ключом и схему управления зарядным ключом, выходы которьк соединены с управляющими входами соответственно разрядного и зарядного ключей, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД при получении дискретного ряда выходных напряжений, в раз болычих входного напряжения, второй вывод управляемого разрядного ключа соединен с положительной клеммой источника (Л постоянного напряжения, вторым выводом выходного конденсатора и анодом дополнительно введенного входного диода, катод которого соединен с положительной обкладкой конденса тора первой из П параллельных цепочек, объединенные катоды разрядных диодов параллельных цепочек соединесо ны с положительным выходным выводом, а отрицательная клемма источника 4ik постоянного напряжения соединена с отрицательным выходным выводом.