Умножитель напряжения

 

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в качестве умножителя напряжения в источниках питания электронной и радиотехнической аппаратуры . Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей и расширение диапазона регулирования и функциональных возможностей. Устройство содержит входные 1,2 и выходные 3,4 выводы для подключения соответствен .но источника переменного напряжения и нагрузки и п параллельно включенных между собой ступеней умножения. Каждая ступень умножения, кроме первой , включает последовательно включенные диод 7, конденсаторы 12, 11 и диод 9, причем цепочка конденсаторов зашунтирована ключевым элементом.13. В первой ступени умножения диоды заменены на тиристоры 8,10. Аноды и ка тоды всех вентилей, а также входной 1 и выходной 4 выводы подключены к общей шине. В последней ступени умножения ключевой элемент отсутствует. Подвижный контакт каждого переключа,- теля 13 подклю11ен к общей точке соединения конденсаторов последующей ступени, которая в последней ступени соединена с выводом 3. Устройство обеспечивает получение на выходе повьш1енного напряжения как постояннога так и переменного токов, снимаемых с выходных выводов 3,4 и 5,6, последние из которых образованы общими точками соединения диода 7 с конденсатором 12 и диода 9 с конденсатором 12 последней ступени при малом числе ступеней умножения. Регулирование осуществляется путем изменения фазы управлянхцих сигналов, подаваемых на тиристоры 8,10. 1 ил. (Л to 4 00 со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (504 Н 02М 7 10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3838333/24-07 (22) 04. 01. 85 (46) 30. 07. 86. Бюл. 11 28 (71) Ташкентский ордена Дружбы народов политехнический институт им.А.P.Áèðóíè (72) П .Ф.Хасанов и Ш.Б.Умаров (53) 621.314.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1066002, кл. Н 02 M 7/10, 1982..

Патент США 11 3631259, кл. 321-15, 1971.

Авторское свидетельство СССР

М 472430, кл. Н 02 М 7/10, 1971. (54) УМНОЖИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к области: преобразовательной техники и может быть использовано в качестве умножителя напряжения в источниках питания электронной и радиотехнической аппа-. ратуры. Цель изобретения — улучшение массогабаритных показателей и расширение диапазона регулирования и функциональных возможностей. Устройство содержит входные 1,2 и выходные 3,4 выводы для подключения соответствен.но источника переменного напряжения и нагрузки и и параллельно включен-

„„SU„„1248013 А1 ных между собой ступеней умноженйя.

Каждая ступень умножения, кроме первой, включает последовательно включенные диод 7, конденсаторы 12, 11 и диод 9, причем цепочка конденсаторов зашунтирована ключевым элементом .13.

В первой ступени умножения диоды заменены на тиристоры 8 10. Аноды и катоды всех вентилей, а также входной

1 и выходной 4 выводы подключены к общей шине. В последней ступени умножения ключевой элемент отсутствует.

Подвижный контакт каждого переключателя 13 подключен к общей точке соединения конденсаторов последующей ступени, которая в последней ступени .соединена с выводом 3. Устройство обеспечивает получение на выходе повышенного напряжения как постоянног< так и переменного токов, снимаемых с выходных выводов 3,4 и 5,6, последние из которых образованы общими точками соединения диода 7 с конденсатором 12 и диода 9 с конденсатором

12 последней ступени при малом числе ступеней умножения. Регулирование осуществляется путем изменения фазы управляющих сигналов, подаваемых на тиристоры 8,10. 1 ил.

1 124

Изобретение относится к электротехнике и преобразовательной технике, в частности к устройствам умножения напряжения, и может найти применение. в устройствах электропитания электронной и радиотехнической аппаратуры.

Цель изобретения — улучшение массогабаритных показателей, расширение диапазона регулирования и функциональных возможностей путем получения повышенного напряжения одновременно на переменном и постоянном токах.

° На чертеже приведена принципиальная схема умножителя напряжения.

Умножитель напряжения содержит входные выводы 1 и 2 для подключения источника переменного напряжения, выходные выводы 3 и 4 для подключения нагрузки переменного тока, выходные выводи 5 и 6 для подключения нагрузки постоянного тока и и параллельно включенных между собой ступеней умножения, причем аноды первых диодов 7, включая анод тиристора 8, и катоды вторых диодов 9, включая катод тиристора 10, всех ступеней, а также входной вывод 1 и выходной вывод 4 подключены к общей шине..

Первая ступень представлена конденсаторами 11 и 12, тиристорами 10 и 8 и переключателем 13. Положительная обкладка конденсатора 11 и отрицательная обкладка конденсатора 12 имеют общую точку соединения и под ключены к входному выводу 2, отрицательная обкладка конденсатора 11 соединена с анодом тиристора 10, а положительная обкладка конденсатора 12— с катодом тиристора 8, переключатель

13 одним неподвижным контактом подключен к точке соединения конденсатора 11 с тиристором 10, другим не подвижным контактом — к точке соединения конденсатора 12 с тиристором

8, а подвижным контактом — к точке соединения двух аналогичных конденсаторов последующей ступени. Кроме двух конденсаторов, каждая последующая ступень содержит, как и первая, два диода и переключатель, который в последней ступени отсутствует.

От общей точки соединения конденсаторов последней ступени и от общей шины получены выходные выводы 3 и 4 для подключения нагрузки переменного тока, а последовательно соединенные между собой конденсаторы последней

8013 2 ступени образуют выходные выводы 5 kj

6 для подключения нагрузки пбстоян-„ ного тока.

Умножитель напряжения работает

5 следующим образом.

В исходном состоянии все конденсаторы заряжены постоянным напряжением с полярностью, показанной на чертеже. При подаче на входные выво ды 1 и 2 переменного напряжения U z

= U„ sint источника питания в поло- .жительных полупериодах подвижные кон«, такты переключателей находятся в верхних положениях, а в отрицательных

15 полупериодах — в нижних положениях.

Рабочие процессы в умножителе;напря-. жения можно разбить на два полупе» риода.

В положительном полупериоде (вход- ной вывод 2 имеет положительный потенциал источника питания относительно потенциала входного вывода 1), когда подвижные контакты переключателей находятся в верхних положениях,, происходит заряд конденсатора 11 и разряд конденсаторов 12. Конденсатор 11 первой ступени заряжается до величины, определяемой фазой включения тиристора 10. Фаза у„ управляющего сигнала, подаваемого на вход ти, ристора 10, находится в пределах

«/2 — . При фазе входного управляющего. сигнала Y>, = /2 конденсатор 11 первой ступени умножения заряжается до: величины U, где U — амплитуда вход» ного напряжения. В данном полупериоде ток от источника питания (от вывода 2) разветвляется в две ветви: ветвь конденсатор 11 — тиристор 10 и ветвь конденсатор. 12 — переключа40 тель 13 — цепь следующей ступени. Далее ток на входе второй ступени разветвляется аналогично первой ступени и происходит заряд конденсатора 11 второй ступени до напряжения U + U

45 первой ступени и разряд конденсатора

12 второй ступени до некоторого остаточного напряжения. При О, первой ступени, равном У, конденсатор 11 второй ступени заряжается до напряже5О ния 2 Б . В последующих ступенях происходит дальнейшее удвоение напряжения на их входах.

В отрицательном полупериоде (входной вывод 1 имеет положительный по55 тенциал источника питания относительно потенциала входного вывода 2). когда подвижные контакты всех переключателей находятся в нижних положе-.

12480

1О на переменном токе и

ВНИИПИ Заказ 4138/56

Тираж 631 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ниях, конденсаторы с четными индексами и конденсаторы с нечетными индексами меняются.

Таким образом, напряжение на конденсаторах с:переходом на каждую последующую ступень удваивается. Выражения для входного напряжения представляются.в виде (2) на постоянном токе, vpe n — число ступеней умножения. 15

„Множитель 2 в выражениях (1) и (2) свидетельствует о возможности получения повышенного выходного напряжения на переменном и постоянном токах при сравнительно малом числе 0 ступеней умножения схемы.

В предлагаемом устройстве при коэффициенте умножения каждой ступени кратной двум величинам емкости конденсаторов в каждой последующей ступени должна быть меньше величины емкости предыдущей ступени в четыре раза. Это создает одинаковый энергетический режим для всех ступеней.

Форма кривой выходного напряжения на постоянном токе является достаточно качественной, а форма кривой выходного напряжения на переменном токе значительно лучше формы кривой известных устройств с тиристорными регуляторами. Это обеспечивается за

35 счет наложения полуволны синусоиды на повышенное остаточное напряжение на кондексаторах.

Регулирование выходного напряжения осуществляется за счет изменения фазы управляющих сигналов, подаваемых на входы тиристоров 10 в интервале n/2 ь 4 «« и 8 в интервале 3 «/2

%- л 45 с.Ч (2<«. В интервалах 0 <М„,4 «/2 и

Я с у аЗФ/2 конденсаторы 11 и 12 пер32 вой ступени умножения заряжаются до амплитуды входного напряжения 1. „„, чем обеспечиваются на выходах напря 50 жения; представленные выражениями (1) и (2). При „= 1, <„,= 2«цепи

13 4 заряда указанных конденсаторов 11 и

12 окажутся отключенными и они выпол-, няют функции балластных (добавочных) конденсаторов на пути тока к последующим ступеням.

Формула изобретения

Умножитель напряжения, содержащий и параллельно включенных ступеней умножения напряжения, каждая из которых выполнена в виде последовательно соединенных первого вентиля, двух конденсаторов и второго вентиля,-механические переключатели, каждый иэ которых подвижным контактом подключен к общей точке соединения конденсаторов последующей ступени, а первым и вторым неподвижными контактами— соответственно к общей точке соединения первого вентиля с первым конденсатором и второго конденсатора с вторым вентилем предыдущей ступени, и две пары выходных выводов, причем общая точка соединения анодов первых вентилей всех ступеней образует первый входной вывод для подключения источника питающего напряжения, а первая пара выходных выводов служит для подключения нагрузки постоянного тока, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей, расширения диапазона регулирования и функциональных возможностей, вентили первой ступени умножения напряжения выполнены управляемыми, общая точка соединения конденсаторов первой ступени образует второй входной вывод, первая пара выходных вЬ водов образована общими точками соединения первого вентиля с первым конденсатором и второго конденсатора с вторым вентилем последней ступени, а вторая пара выходных

-выводов служит для подключения нагрузки переменного тока и образована общей точкой соединения конденсаторов последней ступени и общей точкой соединения первого входного вывода с катодами вторых вентилей и анодами первых вентилей всех ступеней умножения напряжения.