Умножитель напряжения Советский патент 1986 года по МПК H02M7/10 

I12

Изобретение относится к электро- технике и преобразовательной технике в частности к устройствам умножения напряжения, и может найти применение в устройствах электропитания электронной и радиотехнической аппаратуры. .

Цель изобретения - улучшение мас- согабаритных показателей, расширение диапазона регулирования и функциональных возможностей путем получения повьшенного напряжения одновременно на переменном и постоянном токах.

На чертеже приведена принципиальная схема умножителя напряжения.

Умножитель напряжения содержит входные выводы 1 и 2 для подключения источника переменного напряжения, выходные выводы 3 и 4 для подключения нагрузки переменного тока, выходные вьшоды 5 и 6 для подключения нагрузк постоянного тока и п параллельно включенных между собой ступеней умно жения, причем аноды первых диодов 7, включая анод тиристора 8, и катоды вторых диодов 9, включая катод тиристора 10, всех ступеней, а также входной вьшод 1 и выходной вывод 4 подключены к общей шине.

Первая ступень представлена конденсаторами 11 и 12, тиристорами 10 и 8 и переключателем 13. Положительная обкладка конденсатора 11 и отрицательная обкладка конденсатора 12 имеют общую точку соединения и под- ключены к входному вьшоду 2, отрицательная о5кладка конденсатора 11 соединена с анодом тиристора 10, а поло жительная обкладка конденсатора 12 - с катодом тиристора 8, переключатель 13 одним неподвижным контактом подключен к точке соединения конденсат- тора 11с тиристором 10, другим не- подвижнь)м контактом - к точке соединения конденсатора 12 с тиристором 8, а подвижным контактом - к точке соединения двух аналогичных конденсаторов последующей ступени. Кроме двух конденсаторов, каждая последующая ступень содержит, как и первая, два диода и переключатель, который в последней ступени отсутствует.

От общей точки соединения конденсаторов последней ступени и от общей шины получены выходные выводы 3 и 4 для подключения нагрузки переменного тока, а последовательно соединенные между собой конденсаторы последней

0

S

0

25

013

30

35

40

45

50

55

ступени образуют выходные выводы 5 rii 6 для подключения нагрузки постоян-, ного тока.

Умножитель напряжения работает следующим образом.

В исходном состоянии все конденсаторы заряжены постоянным напряжением с полярностью, показанной на чертеже. При подачк на входные вьшо-| ды 1 и 2 переменного напряжения и.„ « и„ источника питания в положительных полупериодах подвижные кон-, такты переключателей находятся в : (Верхних положениях, а в отрицательных полупериодах - в нижних положениях Рабочие процессы в умножителе::напря-. 1жения можно разбить на два полупе - риода.

В положительном полуперноде ( ной вывод 2 имеет положительный потенциал источника питания относительно потенциала входного вывода 1), когда подвижные контакты переключателей находятся в верхних положениях, i происходит заряд конденсатора 11 и разряд конденсаторов 12. Конденсатор 11 первой ступени заряжается до величины, определяемой фазой включения тиристора 10. Фаза Ч у управляющего сигнала, подаваемого на вход ти- . ристора 10, находится в пределах /t /. - : При фазе входного управляниде о . сигнала / /2 конденсатор 11 первой ступени умножения заряжается до : величины Vf, где U - амплитуда ного напряжения. В данном полупериоде ток от источника питания (от вывода 2) разветвляется в две ветви: ветвь конденсатор 11 - тиристор 10 и ветвь конденсатор 12 - переключа-, тель 13 - цепь следующей ступени. Далее ток на входе второй ступени разветвляется аналогично первой ступени и происходит заряд конденсатора 11 второй ступени до напряжения Ц, первой ступени и разряд конденсатора 12 второй ступени до некоторого остаточного напряжения. При U первой ступени, равном U, конденсатор 11 второй ступени заряжается до напряжения 2 и„. В последующих ступенях происходит дальнейшее удвоение напряжения на их входах. .

В отрицательном полупериоде (входной вывод 1 имеет положительный потенциал источника питания относительно потенциала входного вывода 2). когда подвижные контакты всех переключателей находятся в нижних положет

ниях, конденсаторы с четными индексами и конденсаторы с нечетными ин- , дексами меняются.

Таким образом, напряжение на конденсаторах с переходом на каждую пос- ледующую ступень удваивается. Выражения для входного напряжения представляются в виде

и вых м

на переменном токе и

(О

и

«ЫУ

2«м

(2)

на постоянном токе, где п - число ступеней умножения.

Множитель 2 в выражениях (1) и (2) свидетельствует о возможности получения повьшенного выходного напряжения на переменном и постоянном токах при сравнительно малом числе ступеней умножения схемы.

В предлагаемом устройстве при коэф- фициенте умножения каждой ступени кратной двум величинам емкости конденсаторов в каждой последующей ступени должна быть меньше величины емкости предьщущей ступени в четыре раза. Это создает одинаковый энергетический режим для всех ступеней.

Форма кривой выходного напряжения подключения нагрузки постоянного

тока, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабарит- ных показателей, расширения диапазона регулирования и функциональных возможностей, вентили первой ступени умножения напряжения выполнены управляемыми, общая точка соединения конденсаторов первой ступени образует второй входной вывод, первая пара выходных вЬшодов образована общими точками соединения первого вентиля с первым конденсатором и второго конденсатора с вторым вентилем последней ступени, а вторая пара выходных -выводов служит для подключения нагрузки переменного тока и образована общей точкой соединения конденсаторов последней ступени и общей точкой соединения первого входного вывода с катодами вторых вентилей и анодами первых вентилей всех ступеней умножения напряжения.

на постоянном токе является достаточно качественной, а форма кривой, вы-, ходного напряжения на переменном токе значительно лучше формы кривой известных устройств с тиристорными регуляторами. Это обеспечивается за счет наложения полуволны синусоиды на повышенное остаточное напряжение на кондексаторах.

Регулирование выходного напряжения осуществляется за счет изменения фазы управляющих сигналов, подаваемых на входы тиристоров 10 в интервале /2 , 8 в интервале 64.. . В интервалах ., /2 и

3f

конденсаторы 11 и 12 первой ступени умножения заряжаются до амплитуды входного напряжения U, чем обеспечиваются на выходах напряжения-, предстд.вленные выражениями (1) и (2).-При , %, 2Т цепи

ВНИИПИ Заказ 4138/56

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

заряда указанных конденсаторов 11 и 12 окажутся отключенными и они вьшол-, няют функции балластных (добавочных) конденсаторов на пути тока к последующим ступеням.

Формула. изоб-ретени;я

Умножитель напряжения, содержащий

п параллельно включенных ступеней умножения напряжения, каждая из которых вьтолнена в виде последовательно соединенных первого вентиля, двух конденсаторов и второго вентиля, механические переключатели, каждый из которых подвижным контактом подключен к общей точке соединения конденсаторов последующей ступени, а первым и вторым неподвижными контактами соответственно к общей точке соединения первого вентиля с первым конденсатором и второго конденсатора с вторым вентилем предыдущей ступени, и две пары выходных выводов причем

общая точка соединения анодов первых вентилей всех ступеней образует первый входной вьшод для подключения источника питающего напряжения, а первая пара выходных выводов служит

5

0

5

0

тока, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабарит- ных показателей, расширения диапазона регулирования и функциональных возможностей, вентили первой ступени умножения напряжения выполнены управляемыми, общая точка соединения конденсаторов первой ступени образует второй входной вывод, первая пара выходных вЬшодов образована общими точками соединения первого вентиля с первым конденсатором и второго конденсатора с вторым вентилем последней ступени, а вторая пара выходных -выводов служит для подключения нагрузки переменного тока и образована общей точкой соединения конденсаторов последней ступени и общей точкой соединения первого входного вывода с катодами вторых вентилей и анодами первых вентилей всех ступеней умножения напряжения.

Тираж 631

Подписное

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в качестве умножителя напряжения в источниках питания электронной и радиотехнической аппаратуры. Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей и расширение диапазона регулирования и функциональных возможностей. Устройство содержит входные 1,2 и выходные 3,4 выводы для подключения соответствен.но источника переменного напряжения и нагрузки и п параллельно включен- ных между собой ступеней умножения. Каждая ступень умножения, кроме первой, включает последовательно включенные диод 7, конденсаторы 12, 11 и диод 9, причем цепочка конденсаторов зашунтирована ключевым элементом.13. В первой ступени умножения диоды заменены на тиристоры 8,10. Аноды и ка тоды всех вентилей, а также входной 1 и выходной 4 выводы подключены к общей шине. В последней ступени умножения ключевой элемент отсутствует. Подвижный контакт каждого переключа,- теля 13 подклю11ен к общей точке соединения конденсаторов последующей ступени, которая в последней ступени соединена с выводом 3. Устройство обеспечивает получение на выходе по- вьш1енного напряжения как постояннога так и переменного токов, снимаемых с выходных выводов 3,4 и 5,6, последние из которых образованы общими точками соединения диода 7 с конденсатором 12 и диода 9 с конденсатором 12 последней ступени при малом числе ступеней умножения. Регулирование осуществляется путем изменения фазы управлянхцих сигналов, подаваемых на тиристоры 8,10. 1 ил. (Л to 4 00 со