Умножитель напряжения

 

УМНОЖИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ, со держаг ий диодную цепочку, состоящую из М лиодов, соединенных последовательно в прямом направлении, и две конденсаторные цепочки, состоящие каяодая из последовательно соединенных конденсаторов, причем свободный вывод первого конденсатора первой цепочки и общая точка соединения анодапервого диода диодной цепочки и свободного вывода первого кОнден сатора второй цепочки: образунгг входные выводы для подключения источника питающего напряжения, к свободгному выводу последнего конденсатора первой цепочки подключена общая точка соединения .последней пары диодов указанной диодной цепочки, катод последнего диода которой соединен со свободным выводом последнего конденсатора второй цепочки, а к каждой из общих точек соединения остальных конденсаторов обеих цепочек подключена общая точка соединения одной из соответствующих остальных пар диодов указанной цепочки, о т л ичающийся тем, что, с целью повышения КПД, дополнительно введены М-2 диода, анод каждого из которых соединен с соответствуквдей общей точкой соединения двух смежных конденсаторов одной из конденйаторных (/) цепочек, а катоды всех дополнительных диодов объединены и их общая точка соединения подключена к катоду последнего диода указанной диодв ной цепочки и образует один из выходных выводов, причем другой выходной вывод образован свободным выводом первого конденсатора:первой цепочки. 35 э э э

È9) (11),СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(Я) Н 02 .М 7 10

Г

4 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ. СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОВРЕТЕНИЙ И OTHPbfAO

Н ABTOPCHOMIV СИИДатеаатвм (21 ) 3509695/24-07 (,22) 10.11.82 .(46) 07.01.84. Бюл. )) 1 (72) A.Â. Алюшин н М.В. Алюинн (71) Московский ордена Трудового

Красного Знамени инженерно-Физический институт (53) 621.314;54(088.8) (56) 1. Патент CBIA 9 3902108, кл. 321-15, 1975.

2. Патент СИЛ 9 3493840, кл. 321 15е 1970 ° (54)(57) УМНОЖИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ со» держащий диодную цепочку, состоящую из М диодов, соединенных последова- . тельно в прямом направлении, и две конденсаторные. цепочки, состоящие каждая из последовательно соединенных конденсаторов, причем свободный вывод первого конденсатора первой цепочки и общая точка соединения анода первого диода диодной цепочки и свободного вывода первого кднден» сатора второй цеПочки образуют вход- ные выводы для подключения источника питающего напряжения, к свободному выводу последнего конденсатора первой цепочки подключена общая точка соединения последней пары диодов указанной диодной цепочки, катод последнего диода которой соединен со свободным выводом последнего конденсатора второй цепочки, а к каждой из общих точек соединения остальных конденсаторов обеих цепочек подключена общая точка соединения одной из соответствующих остальных пар диодов указанной цепочки, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения КПД, дополнительно введены М-2 диода, анод каждого из которых соединен с соответствующей общей точкой соединения двух смежных кон- Е денсаторов одной из конденсаторных цепочек, а катоды всех дополнительных диодов объединены и их общая точка соединения подключена к като- . ду последнего диода указанной диодной цепочки и образует один из выФ ходных выводов, причем другой выходной вывод образован свободным выводом первого конденсатора. йервой цепочки.

106б002

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении устройств преобразования переменного напряжения B постоянное, устройств умножения напряжения. 5

Известен умножитель напряжения, содержащий последовательно включенные диоды, причем катод каждого диода кроме последнего, соединен с анодом последующего, а также две 10 группы конденсаторов, каждая из которых имеет общие электроды. Четные и нечетные катоды всех диодов соединены со свободными. электродами соответственно первой и второй 15 групп конденсаторов (1)

Устройство характеризуется низким коэффициентом полезного действия (КПД), особенно при работе на периодически разряжаемую емкость, что обусловлено .высоким выходным сопротивлением умножителя, а также боль ì пороговым напряжением включения последовательно включенных диодов.

Прототипом да..ного изобретения является умножитель напряжения, содержащий диодную цепочку, состоящую из И диодов, соединенных последовавательно в прямом направлении, и две конденсаторные цепочки, состоящие каждая из последовательно со, единенных конденсаторов, причем свободный вывод первого конденсатора первой цепочки и общая точка соединения анода первого диода диодной цепочки и свободного вывода первого конденсатора второй, цепочки образуют входные выводы для подключения источника питающего напряжения. K свободному выводу последнего конденсатора первой цепочки подключена общая точ- 40 ка соединения последней пары диодов указанной диодной цепочки, катод последнего диода которой соединен со свободным выводом последнего конденсатора .второй цепочки, а к каждой 45 из общих точек соединения остальных конденсаторов обеих цепочек подклю»

-чена общая точка соединения одной иэ соответствующих остальных пар диодов указанной цепочки (2) . 50

Данное устройство характеризуется низким КПД, особенно при работе на периодически разряжаемую емкость-, что обусловлено высоким выходным сопротивлением, а также большим пороговым напряжением включения последовательно включенных диодов, которые увеличиваются с увеличением коэффициента умножения.

Цель изобретения — повышение коэй-бО фициента полезного действия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в умножитель напряжения, со- держащий диодную цепочку, состоящую б5 из М диодов, соединенных последовательно в прямом направлении, и две конденсаторные цепочки, состоящие каждая иэ последовательно соединенных конденсаторов, причем свободный вывод первого конденсатора первой цепочки и общая точка соединения анода первого диода диодной цепочки и свободного вывода первого конденсатора второй цепочки образуют входные выводы.для подключения источни-. ка питающего напряжения, к свободному выводу последнего конденсатора первой цепочки подключена общая точка соединения последней пары диодов укаэанной диодной цепочки, катод последнего диода которой соединен со свободным выводом последнего конденсатора второй цепочки, а к каждой из общих точек соединения остальных конденсаторов обеих .цепочек подключена общая точка. соединения одной из соответствующих остальных пар диодов указанной цепочки, введены М-2 диода, анод каждого из которых соединен с соответствующей общей точкой соединения двух смежных конденсаторов одной из конденсаторных цепочек, а катоды всех дополнительных диодов объединены и их общая точка соединения подключена к катоду последнего диода указанной диодной цепочки и образует один из выходных выводов, причем другой выходной вывод образован свободным выводом первого конденсатора первой цеi почки.

На чертеже представлена принципиальная схема умножителя напряжения.

Схема содержит входные выводы 1 и 2, выходные выводы 3 и 4, к которым подключена нагрузка 5 и три цепочки, одна из которых состоит из

И последовательно соединенных диодов 6, а две другие - емкостные цепочки, состоящие одна из последовательно соединенных конденсаторов 7, а другая из последовательно соединенных конденсаторов 8. Первый конденсатор 7 первой цепочки свободным выводом подключен к входному выводу 1 и к выходному выводу 4. Свободный вывод первого конденсатора 8 второй конденсаторной цепочки и анод первого диода 6 диодной цепочки подключены к входному выводу 2. Дополнительные диоды 9 анодами подключены к соответствующим общим точкам соединения смежных конденсаторов конденсаторных цепочек, а их катоды объединены и подключены к выходному выводу 3 и к катоду последнего ди-. ода диодной цепочки. Конденсаторы 7 и 8 предназначены для хранения заряда при умножении напряжения. После 1066002

3 довательно включенные диоды 6 предназначены для заряда конденсаторов ,при подключения источника переменного напряжения к входным выводам

1 и. 2. Дополнительные диоды 9 обеспечивают заряд емкости.нагрузки 5, .минуя цепочку последовательно включенных диодов 6.

Умножитель напряжения работает - следуюцим образом. †. В начальном состоянии на емкости 10 нагрузки 5 нулевой потенциал. При .подаче йа входы 1 и 2 переменного напряження амплитудОй .Uo бУДет пРоисходить зарядка емкости нагрузки, 5.

Ври этом,,при Оа у 0 будут открыты 15 первый диод 6 диодной .цепочки и пер. вый дополнительный диод 9, подключенный.к общей точке .соепинеиия первых .смежных конденсаторов 7 первой . конденсаторной цепочки, Ue 4 0 - 2О второй .диод 6-диодной цепочки:и дополнительный диод 9, соединенный анодом с катодом указанного диода 6.

Выходное сопротивление умножителя и пороговое напряжение включения . диодов в этом случае будет опреде-" ,ляться сопротивлением и напряжением отпирания двух диодов.

:При этом все остальные диоды будут находиться в закрытом состо- 3О

:яиии, так как напряжение на них бу-... дет йеньше напряжения отпирания.

Закрытые диоды схемы препятствуют

:зарядке конденсаторов, кроме первых 7 и 8, что приводит к тому, что в предлагаемом умножителе в этом: .случае работает только первая ступень с коэффициентом умножения равным единице.

Таким образом,.прн напфяжениИ на емкости нагрузки 5 меньшем, чем:

U+-2 U>(Un — порог включения диодов),. умножитель производит зарядку этой емкости напряжением U+ -2Un с выходным сопротивлением 2R (R - сопротивление прямо смещенного диода).

Прн увеличении напряжения на емкости нагрузки 5 до U -2U диод 9 закрывается.

Теперь при Uo ъ 0 открываются третий диод 6 дйодной цепочки и со-,. единенный с его катодом соответствукщий дополнительный диод 9, апри U+ 4 0 открываются второй диод..б диодной цепочки и соедкненццй с его: катодом соответствующий дополнительный диод 9.

В этом случае при Uo О заряд на первом конденсаторе 8 Ъ О, а,при

Uy c 0 заряд на первом конденсаторе

7 >. 0 ° . процесс заряда емкости нагрузки 5 в этом случае аналогичен рассмотренному за исключением того, что емкость будет заряжаться,.от напряжения 2U+-3U>, а выходное сопротивление умножителя составляет 3R»

Аналогично при изменении напряжения на конденсаторе нагрузки 5 в . интервале от nU>-(n+1)Ug до (n+1)Un» (и+2)0п выхоДйое сопРотивлеиие устройства составляет соответственно (n+2)R . При этом диоды более высоких ступеней будут закрыты.

Максимальное напряжение,, до ко торого зарядится емкость нагрузки 5, составляет И (Uz-U>)p где И - чис- ло диодов в диоднрй цепочке.

106б002

Составитель Л. Устинкина

Редактор Е. Кривина Техред ° Вабииед . Корректор В, Гирняк

«е юмююююеечЬ е ю @е в еваеФЬае4в

Закаэ 11056/57 . Тирак 672 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва Ж-35, Paymcrcas наб., д. 4/5 юю юююююВ ЮФ 4ВЭЬЮЮЮ Ю ЮЮ В ft

Филиал ППП "Патент", r. Увг ород, ул. Проектная, 4