Устройство для заряда емкостного накопителя Советский патент 1982 года по МПК H03K3/53 

I

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах питания высокоинтенсивных источников света, применяемых в светосигнальной и осветительной аппаратуре для накачки лазеров и в других устройствах, в которых используется накопление энергии в конденсаторах.

Известно устройство для заряда емкостного накопителя, содержащее преобразователь напряжения и трансформатор, причем трансформатор выполнен с несколькими вторичными обмотками, каждая из которых подсоединена к выпрямителю, причем выходы выпрямителей через транзисторные ключи соединены последовательно lj.

Однако это устройство обладает сравнительно низким КПД.

Ближайшим по технической сущности к изобретению является устройство для заряда емкостного наполнителя

содержащее источник питания, преобразователь напряжения, состоящий из N транзисторных каскадов, входы которых соединены с выходными зажимами источника питания, а выходы - с соответствующим входом N-ro мостового выпрямителя, выходы которых соединены последовательно, и через датчик зарядного тока - с емкостным .накопителем, причем выход датчика зарядно«Ого тока соединен с входом блока управления зарядным процессом, выход которого соединен с первым входом блока управления преобразователем, выходы которого соединены с базами

IS транзисторов Н транзисторных каскадов преобразователя напряжения, задающий генератор, выход которого соединен со вторым входом блока управления преобразователем, а третий вход

30 блока управления преобразователем соединен с выходом блока управления ступенями, вход которого соединен с ««(ХОДОМ устройства сравнения 21. Недостатком известного устройства является то,что транзисторный каскад преобразователя напряжения, осуществляющий управление процессом заряда и работающий непрерывно в течение всего цикла заряда, участвует в формировании только одной (первой) ступени выходного напряжения устройства. Включение и выключение остальных N-1 транзисторных каскадов преобразо вателя напряжения производится в соответствии с состоянием соответствую щих разрядов последовательного двоич ного счетчика блока управления ступенями (1 - каскад включен; О каскад выключен). Следовательно, общее число ступеней выходного напряжения равно ( - 1) . Это существенно меньше величины , которой равно число ступеней выходного напряжения в случае, когда в формировании ступеней участвуют все N транзисторных каскадов преобразова теля . КПД зарядного контура определяется формулой где К| - КПД зарядного контура; п - количество ступеней выходного напряжения. Из этой формулы видно, что увеличение числа ступеней выходного напря жения устройства приводит к возрастанию КПД. Кроме того, уменьшение числа ступеней выходного напряжения устройство приводит к увеличению установлеиных мощностей элементов схемы. Цель изобретения - повышение КПД устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для заряда емкостного накопителя, содержащее источник питания, преобразователь напряжения, состоящий из N транзисторных ступеней, входы которых соедине ны с выходными зажимами источника питания, а выходы - с входами соответствующих мостовых выпрямителей, выходы которых соединены последовательно и через датчик зарядного тока- с емкостным накопителем энергии причем выход датчика зарядного тока соединен с входом блока управления зарядным процессом, выход которого соединен с первым входом блока управления преобразователем, выходы которого соединены с базами транзисторов N транзисторных каскадов преобразователя напряжения, задающий генератор, выход которого соединен с вторым входом блока управления преобразователем, а третий вход блока управления преобразователем соединен с выходом блока управления ступенями, вход которого соединен с выходом устройства сравнения, введен коммутатор, первый вход которого соединен с выходом устройства сравнения, а остальные N входов соединены с коллекторами транзисторов соответствующих N транзисторных каскадов преобразователя напряжения, первый выход коммутатора соединен с четвертым входом блока управления преобразователем, а второй - с входом устройства сравнения. На чертеже приведена функциональная схема устройства для заряда ем-. костного наполнителя. Устройство содержит источник 1 питания, к выходным зажимам которого подсоединены входы N транзисторных каскадов 2-1, 2-2 ... 2-N преобразователя напряжения, N мостовых выпря:мителей , 3-2 ... 3-N, подсоединенных входами к выходам транзисторных каскадов, выходы которых соединены последовательно и подсоединены к емкостному накопителю , в зарядную цепь которого включен датчик 5 зарядного тока, к выходу которого подключен блок 6 управления зарядным процессом, выход которого подключен к входу блока 7 управления преобразователем, вы,ходы которого соединены с базами транзисторов N транзисторных каскадов, коммутатор 8, выход которого соединен с входом блока управления преобразователем, задающий генератор 9, выход которого подсоединен к входу блока управления преобразователем, блок 10 управления ступенями, выход которого подсоединен к входу блока управления преобразователем и устройство П сравнения, выход которого подсоединен к входу блока управления ступенями, а вход к входу коммутатора. Устройство для заряда емкостного накопителя работает следующим образом. После разряда емкостного накопителя k напряжение на выходе устройст ва в течение некоторого времени отсутствует . Затем начинает работать первый транзисторный каскад преобразователя напряжения и на выходе устройства появляется напряжение. Емкостной накопитель начинает заряжаться. Блок 6 управления зарядным процессом обеспечивает режим стабили зации зарядного тока за счет управления транзисторами первого транзисторного каскада преобразователя напряжения . Коммутатор 8 обеспечивает подключение выхода блока 6 управления зарядным процессом к первому транзисторному каскаду преобразователя напряжения. В момент времени, когда раз ность между выходным напряжением уст ройства и напряжением на емкостном накопителе станет равной нулю (Un-jy и) , напряжение транзистора первого транзисторного каскада преобразователя напряжения становится равным нулю и устройство П сравнения, вход которого через коммутатор 8 под ключен к коллектору этого транзистора, выдает сигнал блоку 10 управления ступенями на формирование второй ступени выходного напряжения. По это му же сигналу коммутатор 8 переключа ет выход блока 6 управления зарядным процессом на второй транзисторный каскад преобразователя напря хения, а также переключает вход устройства 11 сравнения к коллектору транзистора второго транзисторного каскада. Процессы повторяются на все более нарастающих значениях напряжения на емкостном накопителе Uj и напряжения на выходе устройства. Коммутатор 8 осуществляет в процессе заряда переключение через блок 7 управления преобразователем выхода блока 6 управления зарядным процессом к транзисторному каскаду преобразователя напряжения, который начинает работать впервые в данном цикле заряда емкостного накопителя t, а также подключает вход устройства 11 сравне ния к коллектору транзистора этого же транзисторного каскада преобразователя напряжения. Описанное устройство позволяет увеличить количество ступеней выходного напряжения без увеличения числа каскадов преобразователя, что приводит к повышению КПД устройства и снижению установленных мощностей его элементов. Формула изобретения Устройство для заряда емкостного накопителя энергии, содержащее источник питания, преобразователь напряжения, состоящий из N транзисторных каскадов, входы которых соединены с выходными зажимами источника питания, а выходы - с входами соответствующих мостовых выпрямителей, выходы которых соединены последовательно и через датчик зарядного тока - с емкостным накопителем, выход датчика зарядного тока соединен с входом блока управления зарядным процессом, выход которого соединен с первым входом блока управления преобразователем, выходы которого соединены с базами транзисторов N транзис-, торных каскадов преобразователя напряжения, задающий генератор, выход которого соединен с вторым входом блока управления преобразователем, а третий вход блока управления преобразователем соединен с выходом блока управления ступенями, вход которого соединен с выходом устройства сравнения, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД в устройство введен коммутатор, первый вход которого соединен с выходом устройства сравнения, а остальные N входов соединены с коллекторами транзисторов соответствующих N транзисторных каскадов преобразователя напряжения, первый выход коммутатора соединен с четвертым входом блока управления преобразователем, а второй - с входом устройства сравнения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3750005, 321.18, 1973. 2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2733 09/18-21, 02.03.79 (прототип).