Устройство для умножения напряжения Советский патент 1980 года по МПК H02M7/10 

Изобретение относится к области преоб разования напряжения, в частности к устройствам умноженго напряжения. Известно устройство преобразования напряжения, содержащее-ряд зарядных полупроводниковых диодов и накопительных конденсаторов, а также разрядные полупроводниковые эпементы-диооы и тиристоры, причем тиристоры имеют общий катод и управлякйций электрод, а разрядные,дио ды имеют общий анод для каждой группы накопительных конденсаторов. Запуск ти ристоров осуществляется посредством импульсных трансформаторов Щ . Известно также устройство для преобразования напряжения, содержащее накопительные конденсаторы и полупроводнико вые приборы транзисторы в качестве коммутирующих элементов. Разряд конденсаторов осуществляется через разрядные диОды и другие транзисторы, причем диоды имеют общий анод 2. Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее связанные со входными вьшодами зарядные цепи, каждая из которых состоит из конден.с агора, двух вентильных элементов и управ-. пяемого ключевого элемента, причем одна обкладка конденсатора подключена к точке соединения силовых электродов про- тивоположной полярности первого вентильного элемента и связанного с формироватепем управляющих импульсов управляемого ключевого элемента, другой силовой электрод которого соединен со второй обкладкой конденсатора следующей зарядной цепи. В этом устройстве запуск ключевого элемента (тиристора) оЬуществляется посредством импульсногнэ трансформатора, содержащего большое число обмоток (число обмоток равно числу тиристоров) З). Однако использование трансформатора, содержащего большое чиспо обмоток, значительно усложняет управление, увеличивает г ариты и вес устройства, при этом снижается его надежность. Кроме того, использованное схемное построение зарядных цепей требует .применения в зарядных

цепях элементов с рабочим напряжением, значительно превышающим напряжение источника питания, так как при умножении напряжения, по мере удаления от средних групп впементов, напряжение, прМкпадьюаемое к крайним (сверху и снизу) зарядным элементам, увеличивается.

Цепь изобретения - повышение надежности и упрощение управления.

Указанная цепь достигается тем, что в устройстве для умножения напряжения, содержащем связанные со входными вьшо- дами зарядные цепи, каждая из которых состоит из конденсатора, двух вентильных элементов и управляемого ключевого элемента, причем одна обкладка конденсатора подключена к точке соединения силовых электродов противоположной полярности первого вентильного элемента и связанно,го с формирователем управляющих импульсов управляемого ключевого элемента, другой силовой электрод которого соединен . со второй обкладкой конденсатора следу-, ющей зарядной цепи, первые и вторые вен тильные элементы зарядных цепей объединены в две включенные встречно относительно друг друга последовательные цепи, причем к каждой из общих точек соединения вторых вентильных элементов подключей управляющий электрод ключевого элемента соответствующей зарядной цени, а управляющий электрод ключевого элемента последней зарядной цепи соединен с выходом формирователя управляющих импульсов.

На чертеже .представлена принципиальная электрическая схема устройства.

Устройство умножения напряжения содержит источник 1 питания j три зарядные цеди, содержащие накопительные конденсаторы 2, 3,4, -полупроводниковые зарядные диоды 5, 6, 7, 8, 9, 10. и тиристоры 11, 12 и 13 в качестве ключевых элементов.

Нагрузка 14 подключена одним выводом к обкладке конденсатора 2, а другим к катоду тиристора 13. Катоды зарядных диодов 5-7 подключены сооЧветственно к анодам тиристоров 11 - 13 и вторым обкладкам конденсаторов 2-4; катоды зарядных диодов 8 и 9 подключены соот ветственно к управляющим электродам тиристоров 11 и 12. Катод зарядного 10 соединен с отрицательным )сом источника 1, анод диода 7 подключен к положительному полюсу этого источника. Диоды 5-7 включены последовательно, как и диоды 8 - 10, причем

катод диода 8 соединен с выводом нагрузки 14 и обкладкой конденсатора 2. Импульсы управления устройством подают на участок управляющий электрод - катод тиристора 13 от внещнего источника запускающих импульсов. Количество зарядных цепей определяется коэффициентом умножения преобразуемого напряжения.

При подключении источника 1 к зарядным цепям, т.е. положительным полюсом к аноду диода 7, а отрицательным - к катоду диода 10, идет ток заряда конденсаторов 2-4 по цепи, плюс источника 1, диод 7, смещенный в прямом направлении конденсатор 4, участок управляющий электрод - катод тиристора 12, диод 1О, смещенный в прямом направлении, диод 6 смещенный в прямом направлении конденсатор 3, участок управляющий электрод катод тиристора 11, диод 9, диод 5, конденсатор 2, диод 8. Таким образом, все конденсаторы заряжаются до напряжения источника питания.

При подаче импульса управления на участок управляющий электрод - катод тиристора 13 последний переходит в открытое состояние, напряжение на нем падает и начинает протекать ток разряда конденсатора 4 по цепи; открытый тириотор 13, нагрузка 14, диоды 8 и 9, смещенные в прямом направлении, участок управляющий электрод - катод тиристора 12, конденсатор 4. Протекание положительного тока управления включает тиристор 12, конденсатор 4, тиристор 13, нагрузку 14, диод 8, участок управляющий электрод - катод тиристора 11, происходит включение последнего. После включения тиристоров 11-13 конденсаторы 2-4 оказываются подключены последовательно, и напряжение на нагрузке 14 при этом убудет в 3 раза превьпиать напряжение иоточника 1 питания. Диоды 5 - 1О находятся в закрытом состоянии.

Коэффициент умножения напряжения не ограничивается и в общем случае равен ,h, где П - число зарядных цепей с конденсаторами.

о

5Сотя включение тиристоров происходит последовательно, т.е. умножаемое напряжение прикладывается к нагрузке последовательно, вследствие достаточно большой вепичивы емкости накопительных конденса,

торов последовательность нарастания напрйжевяя На нагрузке практически незамет иа.

формула изобретения

Устройство для укшожешш напряжения, ооиержашее связанные со входными выводами зарядные цепи, каждая из которых состоит из конденсатор, двух вентильных элементов и управляемого ключевого элемента, причем одна обкладка конденсатора подключена к точке соедийеявн силовых электродов противоположной полярности первого вентильного элемента и связанного с формирювателем управляющих импульсов управляемого ключевого элемента, другой силовой электрод которого соединен со второй обкладкой конденсатора следующей зарядной цепи, отличающееся тем, что, с цепью повьпиения надежности и упрощения управления, первые и вторые вштильные элементы заря/ьньк цепей объединены в две включенные встречно относительно друг друга последовательные цепи, причем к каждой из общих точек соедин@1ия вторых вентильных элементов подключен управляющий электрод ключевого элемента соответствующей зарядной цепи, а управляющий элек трод ключевого элемента последней заряпной цепи соединен с выходом формирователя управляющих импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.ПатентСША №3505586, кл. 321-5, 197О.

2.Патент США N 3553479, кл. 30711О, 1971.

3. Патент США N 3818309, кл. 3211 5, 1974.