Удвоитель частоты

 

1.УДВОИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержащий двухфазный источник питания с тремя выводами,, один из которых является нулевым, напряжения которого сдвинуты на 90° относительно друг друга, выходной трансформатор , первичная обмотка которого выполнена с отводом от средней точки, а вторичная образует выходные выводы для подключения нагрузки, и две цепочки, состоящие каждая из двух последовательно соединенных диодов , общая точка соединения которых подключена к одному из выводов указанного источника питания, а свободный вывод анода одного из диодов соединен со свободным выводом като да одного из диодов другой цепочки, отличающийся тем, что, с целью повышения его КПД и выходной мощности, в него введены конденсатор, включенный параллельно вторичной обмотке выходного трансформатора, и дополнительная цепочка, состоящая из двух параллельно соединенных разноименными электродами динисторов и включенная между нулевым выводом двухфазного источника питания и указанным отводом первичной обмотки выходного трансформатора. 2. Удвоитель по п..1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью расширения его функциональных возможноетей , двухфазный источник питания вы (П полнен в виде однофазного источника питания, к выходу которого подключены два индуктивно связанных параллельных LC-контура, в которых одни общие точки соединения индуктивного 2 и емкостного элементов образуют нулевой вывод, а каждая из других общих точек соединения образует один из выводов для подключения соответствующей цепочки из указанных последовательно соединенных диодов.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1010710 А (5В Н 02 М 5/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,..:

l б

К ABTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) .3361124/24-07 (22) 01.12.81 (46) 07.04.83. Вюл. 9 13 (72) В.И.Нефедов (71) Всесоюзный заочный политехнический институт (53) 621.314.26(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 524294, кл. Н 02 М 5/20, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

М 517118,- кл. Н 02 М 5/16, 1976. (54)(57) 1.УДВОИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержащий двухфазный источник питания с тремя вывс(цами,,один из которых является нулевым, йапряжения которого сдвинуты на 90 относительо но друг друга, выходной трансформатор, первичная обмотка которого выполнена с отводом от средней точки, а вторичная обмотка образует выходные выводы для подключения нагрузки, и две цепочки, состоящие каждая из двух последовательно соединенных диодов, общая точка соединения которых подключена к одному из выводов указанного источника питания, а свободный вывод анода одного из диодов соединен со свободным выводом катода одного иэ диодов другой цепочки, отличающийся тем, что, с целью повышения его КПД и выходной мощности, в него введены конденсатор, включенный параллельно вторичной обмотке выходного трансформатора, и дополнительная цепочка, состоящая из двух параллельно соединенных разноименными электродами динисторов и включенная между нулевым выводом двухфазного источника питания и укаэанным отводом первичной обмотки выходного трансформатора.

2. Удвоитель по п.1, о т л .и ч аю шийся теМ, что, с целью расши. рения его функциональных воэможносФ тей, двухфазный источник питания выполнен в виде однофаэного источника питания, к выходу которого подключены два индуктивно связанных парал- С лельных LC-контура, в которых одни общие точки соединения индуктивного Я

Ъ, и емкостного элементов образуют нулевой вывод, а каждая иэ других общих точек соединения образует один иэ выводов для подключения соответст © вукщей цепочки из указанных последовательно соединенных диодов. (. .Р

1010710 Иэобретение относится к радиоэлек тронике и может быть использовано в преобразователях энергии.

Известны удвоители частоты, содержащие источник двухфазного со сдвигом 90 сигнала, восемь вентильных цепочек и нагрузку fl) .

Однако данное устройство имеет

J низкий КПД, малую выходную мощность и большое число вентильных цепочек и фаэных выводов источника сигнала.

Наиболее близким к предлагаемому является удвоитель частоты, содержащий двухфазный источник питания с тремя выводами, один из которых является нулевым, напряжения которого 15 сдвинуты на 90 о относительно друг друга, выходной трансформатор, пер- . вичная обмотка которого выполнена с отводом от средней точки, а вторичная обмотка образует выводные вы- 20 воды для подключения нагрузки, и две цепочки, состоящие каждая из двух последовательно соединенных диодов, общая точка соединения которых подключена к одному из выводов указан- 25 ного источника питания, а свободный вывод анода одного из диодов соединен со свободным выводом катода одного из диодов другой цепочки (2) .

Однако известный удвоитель имеет 30 низкий КПД и малую выходную мощность.

Известно, что КПД диодных умножителей частоты даже теоретически не превышает величины 1/n (где и коэффициент умножения) . Таким об- 35 разом, КПД известного удвоителя частоты меньше 25%. Остальные 75% мощности источника сигнала преобразуются в побочные продукты, в

ОснОвнОм В мОщнОсть пОстОяннОЙ сос 40 тавляющей, выделяющейся в виде тепла в опорных вентилях. Такие поте.— ри мощности существенно снижают вели чину полезной гармоники в нагрузке.

Кроме того, необходимость пРиме- 45 нения двухфазного источника напряжения значительно ограничивает область использования этого устройства.

Цель изобретения — повышение КПД и выходной мощности.

Поставленная цель достигается тем, что в удвоитель частоты, содержащий двухфазный источник питания с тремя выводами, один из которых явля. ется нулевым, напряжения которого сдвинуты на 90 относительно друг друга, выходной трансформатор, первичная обмотка которого выполнена с отводом от средней точки, а вторичная обмотка образует выходные выво- 60 ды для подключения нагрузки, и две цепочки, состоящие каждая из двух последовательно соединенных диодов, общая точка соединения которых подключена к одному иэ выводов указанно-65

rо источника пнтания,а свободный вывод анода одного из диодов соединен со свободным выводом катода одного из диодов другой цепочки, введены конденсатор, включенный параллельно вторичной обмотке выходного трансформатора, и дополнительная цепочка, состоящая из двух параллельно соединенных разноименными электродами динисторов и включенная между нулевым выводом двухфазного источника питания и укаэанным отводом первичной обмотки выходного трансформатора.

КроМе того, с целью расширения функциональных возможностей двухфазный источник питания выполнен в виде однофазного источника питания, к выходу котороГо подключены два индуктивно связанных параллельных

LC-контура, в которых одни общие точки соединения индуктивного и емкостного элементов образуют нуле.— вой вывод, а каждая из других общих точек соединения образует один иэ выводов для подключения соответствующей цепочки из указанных последовательно соединенных диодов.

На фиг.l и 2 представлены принципиальные электрические схемы удвоителя частоты на фиг.3 — эпюры напряжений и токов, поясняющие работу схем.

Удвоитель частоты (фиг.l) содержит источник 1 питания, фазовые напряжения которого, сдвинутые на 90 через вентильные цепочки, состоящие иэ диодов 2, 3 и 4, 5, поступают на соответствующие отводы первичных обмоток трансформатора б, общая точка которых через встречно-параллельно включенные динисторы 7 и 8 соединена с общим выводом источника 1.

Выходом удвоителя частоты является нагруженный фильтр, состоящий иэ вторичной обмотки трансформатора б, параллельно включенного ей конденсатора 9 и нагрузки 10.

Удвоитель частоты (фиг.l) работает следующим образом.

Входные напряжения источника 1, сдвинутые на 90 (фиг.3a), поступают на диоды 2-5. Диоды 2 и 4 и динистор 7 пропускают импульсы тока с формой в виде половины полусинусоиды (фиг.Зб), когда на их анодах

Положительное напряжение, а диоды 3 и 5 и динистор 8 — когда на их катодах отрицательное напряжение (фиг.Зв). Известно, что динисторы— неуправляемые двухэлектродные тиристоры, относящиеся к ключевым элементам. Они пропускают импульсный ток при положительном анодном напряжении, достигая напряжения включения. Необходимая длительность и форма импульсов тока через динис1010710 и

g y

ВНИИПИ Э аказ 2501/42 Тираж 685 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород,ул. Проектная, 4 торы 7 и 8 (фиг.Зг) достигается прн напряжении включения, равном амплитуде сигнала источника 1. При такой форме напряжения, выделяемой на омической нагрузке, КПД достигает 61%, что связано с высшими параэитными гармониками-. -Однако включение фильтра, состоящего из вторичной рбмотки трансформатора 6 н конденсатора 9, позволяет получить на нагрузке 10 практически чистую вторую гармонику с КНД преобразования, превышающим 90%. При этом полезная мощность, отбираемая от источника практически полностью преобразуется в полезную, что позволяет получать .ее предельные значения для данного типа вентилей. Форма выходного напряжения на нагрузке 10 представле,на на фиг.Зд.

Если в.предлагаемый удвоитель частоты включить два индуктивно связанных контура (фиг.2), то можно испольэовать однофазный источник питания. В этом случае однофазное напряжение источника ll на вентильные цепочки через два индуктивно связанных ,контура 12 и 13 позволяют получать два выходных напряжения, сдвинутые на 90 .-Работа схемы фиг.2 в остальном аналогична работе схемы фиг.l

Предлагаемый удвоитель значитель-. но повышает КПД и, как следствие, полезную мощность в нагрузке. Если

КПД лучшего известного образца не может даже теоретически превышать

25%, то в предлагаемом удвоителе теоретическое значение КПД может

10 достигать 100%. При этом улучшаются массогабаритные показатели устро 1ства, так как нелинейные элементы практически не требуют массивных теплоотводов.

35 Кроме того, предлагаемый удвоитель характеризуется расширенными функциональными возможностями, связанными с дополнительно введенными индуктивно связанниаи контурами, их введение обеспечивает работу от однофазного источника сигнала, что также уменьшает его массу и габариты.

Предлагаемый удвоитель сюжет быть полезен в низкочастотных радиотехнических устройствах. Наиболее выгодно применение схемы в преобразователях сетевых напряжений.