Устройство для умножени постоянного напряжения Советский патент 1975 года по МПК H02M7/10 

I

Изобретение относится .к устр011ствам для нреобразования низкого ностояннного напряження в высокое, в которых нснользуются конденсаторы, заряжаемые от источника нитання нри нараллельном соеднНении и переключаемые для разряда на выходной конденсатор, шунтированныГ нагрузкой, при нос.ледо г; ат (i ь н о м C(j с ди н ен и и.

Известное устройство аналогичного наз-на.еНИя содержит ступени из носледозательно соединенных диода и конденсатора, включенных между собой параллельно и подключаемых к источнику питания, иерекитючатели, неиодвиж ные коитакты которых в первой ступен.и подключены к клеммам источника интання, а в каждой послед}-ющей ступени - к точке соединения диода с конденсатором предыдущей ступени. Подвижные контакты всех переключателей подсоедииены к конденсаторам, а одной из выводных клемм служат точки соединения конденсатора с диодам любой ступени.

Однако в этом устройстве при больших коэффициентах умножен1ия напряжения требуется сравн1ительно большое количество элементов схемы.

Целью изобретения является упрощенле устройства.

В предложенном устройстве эта цель дости аегся тем, что каждая из ступеней дополвительио снабжена конденсатором и диодом, соединенныл и последовательно с указанны}.1и, общая точка которых иодключена ко второму еподвижному коптакту переключателя последующей ступени, а выводы конденсаторов каждоГ ступени соединены между собой.

Cxc;,ia предлагас ;ого устройства приведена ил чертеже.

Устро1 ство состоит из конденсаторов 1 -10, диодов 11 - 20 н переключателей 21-24. Конденсаторы 1, 2, диоды II, 12 и переключатель 21 образуют ие,рвую ступень умножения постоянного напряжения. Кондепсаторы 3, 8 и диоды 13-18 образуют три последующие сгунени у.множения. К последней ступени через диоды 19 и 20 подключены выходные конденсаторы 9, 10, параллельно которым соответственно включены внещние резисторы.

Работает схема следующим образом.

При подаче напряжения на схему в первый нолупериод коммутации кондепсаторов, ког,(а, например, подвижные контакты переключателей 21-24 подключены к верхпи.м неподвижным контактам, как это показало на чертеже, конденсаторы 2, 4, 6, 8 через диоды 11 - 16 и 18 заряжаются до величины напряжения источпиков питания Е.

Во второй иолуперпод коммутаци.и конденсаторов, когда подвижные контакты переключателей 2.1-24 подключены к нижним непод1зцжны.м ко.нтактам, конденсатор 1 через диод 11 заряжается от источника питания до напряжения Е; ко,нден:сатар 3 через диод 13 заряжается до некоторого нанряження от нсточлика питания Е и последовательно с ним включенного заряжеииого в иервом иолунериоде конденсатора 2, ко-нденсатор о через диод 15 заряжается от источника нитан:ия и последовательно с ним включенных заряженiibix конденсаторов 2 и 4; ко.нденсатор 7 через диод 17 заряжается от источиика питания ;п последовательно с ннм включенных заряженных конденеаторов 2, 4, 6.

В третий полупериод, когда подвижные контакты переключателей 21-24 снова нодключены к вврхппм леиодвил-сным ко.нтактам, конденсатор 2 нодзаряжается от нсточннка ПИтапия Е; конденсатор 4 - от псточннка питания н иоследователы-ю с ним включенного заряженного во второ-м нолуиер.иоде кондепсатора 1; конденсатор 6 - от источника нитаиия и последовательно с иим включенных заряженных конденсаторов 1, 3; конденсатор 8 - от источ. питания н иоследовательно с ним включенных заряженных конденсаторов 1, 3, 5.

Таким образом, по сравнению с нервым полупернодом, когда конденсаторы 4, б, 8 заряжены от источНИка питания до нанряжеиия Е, в третьем полупериоде эън же ко.нденсаторы будут заряжены до несколько большего напряжения от источпиков питания Е и иоеледовательно с ним включенных заряжон1плх конденсаторов 1, 3, 5.

Б четвертом по.тупериоде, когда подвижные коитакты переключателей 21-24 подк.тючены к ппж:ним неподвижным контактам, конденсатор 1 нодзаряжается до нанряжепия Е. Колденсаторы 3, 5, 7 подзаряжаются от источника питания и последовательно с ним включенных заряжеиных в третьем полуиер:иоде конденсаторов 2, 4, 6. Так как напряжение на конденсаторах 4, 6 в третьем полупериоде больше напряжения на этих конденсаторах в первом полупериоде, то папряженне на конденсаторах 3, 5, 7 вследствие этого в четвертом полуиериоде также превысит величипу папряжения на конденсато1рах 3, 5, 7 во втором полупариоде.

Такое взаимообразное увеличение наиря жений на конденсаторах 3-8 с последующим полуперподом будет продолжаться до тех пор, пока напряжения на конденсаторах 1-8 не достигнут установившихся значений, соответственно равных Е, Е, 2Е, 4Е, 4Е, 8Е, 8Е.

В те полупериады коммутации конденсаторов, когда иодЕпжиые коНтакты переключателей 21-24 подключены к верхним пенодвижным контактам, источник питания Е и заряжепн1 1е конденсаторы 1, 3, 5, 7 посредством ибреключателей оказываются включелиылги иоследовательно по отношению к выходному коиденсатору 9 и через диод 19 заряжают выходной конденсатор 9 до наиряжения, близкого к величине 1бЕ. В те нолуиериоды коммутаиии, когда подв, контакты нсрекл очатслен 21--24 нодк,1юче1И11 к ннжнпм неподвнжным контактам. за|5яж( ко гденсаторы 2, 4, 6, 8 оказываются включенными последоБател1 но но отношению к выходному конденсатору 10 и через диод 20 заряжают к()1ден:сатор 10 нанряженнем отрицательной иоляриости величииой - 15Е. Диоды 11 -18 исключают возможность саморазряда конденсаторов 1-8 в момент их иоследователь ;()го соедииения.

Исходя из указанного выше распределения иаиряжоиий иа конденсаторах 1-8 в устаноБиви1емся режиме работы устройства, нетрудно установить следующую зависимость для наиряжения на выходном конденсаторе 9; 65 :2-, где я - колнчество стуненей умпоження напряжепня. Выходные }1анряже;1ня на конденсаторе 10 определяется зависимостью Lio - (2 -1)Е. Наличие в этих формулах множителя 2 обеспечивает возможиость получения в редлагаемом устроГ1стве больших коэффипиептов умнол ения наиряжения при сраВНительно малом количестве ступеией умножения, а следовательно н с относительно меньшим колИчеством элементов в предложенном устройстве но сравнению с известным устройством, в котором выходное напряжение пропорциоиалыю количеству коммутируемых конденсаторов.

Из:менением кол.ичества стуиеней в схеме, можио иолучить другие выходиые иаг1)яжеНИЯ, кратные нанряжению источников иита1П1Я.

Подключением выход ных конденсаторов через диоды к другим ступеням схемы можно иолучить несколько различных ио величине н нолярности выходных напрял :ений.

Для нагрул-:енного устройства вел 1чине ;1аг1рял ения на выходных конденсаторах онределяется велнЧНной нанрял ;ения нсточ ника питаиия, количеством ступеней yмFioл eнiIя иаПрялсения, параметрам элементов схемы и величиной тока нагрузки. Поэтому для нагруженного устройства напрял ения на выходных конденсаторах могут несколько отличаться от указаиных выше величин.

Предлагае.мое устройство можно приспособнть для умнол еиия напряжения отрицательной иоляр.ности, для чего в схеме необходимо кзменить полярность включеиия диодов.

П р е д м е т .изобретен и я

Устройство для ум,нол ения постоянного напряжения, содержащее ступени из последовательно соединенных диода и конденсатора, включенных ме/кду собой параллельно и подключенных к источнику питаиия, переключатели, исподвижные коитакты которых в первой стуненИ подключеиы к клеммам источника питания, а в каждой последующей ступени --- к точке соединения диода с конденсатором ире.тыдундей ступени, а подвижные контакты всех переключателей подсоеднпены к конденгатора.м. причем выходной клеммои слуЖНт точка соед;1ие;г,1я конденсатора с диодом в л1г)Г)оГ ступени, отличающееся тем, что. с целью упрощения, каждая из ступеней дополнительно с;1абжена конденсатором н диодом,

соедннеинымн последовательно с ,мп, об1цая точка кото,рых подключена ко RTO)ому неподвижному контакту перек.иочателя послсд 1о:чс1 1 ступени, а выводы конденсатопов каждой ступонн соединены собой.