Устройство для умножения напряжения

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцнапистнческих

Республик (ii>752683

-е (6L ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 04.10.76 (21) 2408436/24-07 с ярнсоеднненнем заявки,% (23) Приоритет

Опублнковано30.07.80. Битллетень М 28

Дата опубликования описания 31.07,80 (51)NL. КлН 02 М 7/10

Гооудерстееиный комитет

СССР (53) ygK 621.314: .632 (088.8) ио лелем изобретеиий и открытий (72) Авторы изобретения

А. Д. Зайцев, А. А. Макаров и В. П. Терентьев (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМНОЖЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к области преоб(. разования напряжения, в частности к устройствам умножения напряжения.

Известно устройство преобразования напряжения, содержащее ряд зарядных полупроводниковых диодов H накопительных конденсаторов, а также разряаные полупроводниковые элементы-диоды и тиристоры, причем тиристоры имеют общий катод и управляющий электрод, а разряаные auoio ды имеют общий аноа для каждой группы накопительных конденсаторов. Запуск тиристоров осуществляется посредством импульсных трансформаторов 11 .

Известно также устройство аля преоб15 раэования напряжения, содержащее накопительные конденсаторы и полупроводниковые приборы транзисторы в качестве коммутирующих элементов. Разряд конденсаторов осуществляется через разрядные

20 дибды и другие транзисторы, причем дио-. ды имеют общий анод 2).

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее связанные со вхоаными выводами зарядные цепи, кажаая иэ которых состоит нз конаен.с атора, двух вентильных элементов и управ-, ляемого ключевого элемента, причем опна обкладка конденсатора подключена к точке соединения силовых электродов противоположной полярности первого вентиль ного элемента и связанного с формирователем управляющих импульсов управля емого ключевого элемента, другой силовой электроа которого соединен со второй обкладкой конденсатора следующей зарядной цепи. В этом устройстве запуск ключевого элемента (тиристора) осуществляется посредством. импульсного трансформатора, соаержащего большое число обмоток (чиоло обмоток равно чиспу- тиристоров) g3).

Однако использование трансформатора, содержащего большое число обмоток, значительно усложняет управление, увеличивает габариты и вес устройства, при этом снижается его нааежность. Кроме того, использованное схемное построение заряаных цепей требует применения в зарядных

3 7526 цепях элементов с рабочим напряжением, значительно цревыш аюшим напря жение источника питания, так как при умножении напряжения, по мере удаления от средних групп элементов напряжение, прмкладывя емое к крайним (сверху и снизу) зарядным элементам, увеличивается, Цель изобретения - повышение надежности и упрощение управления. 10

Укаэанная цель достигается тем, что в устройстве для умножения напряжения, содержащем связанные со входными вывоФ дами зарядные цепи, каждая из которых состоит из конденсатора, двух вентильных элементов и управпяемого 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- g5 тильные элементы зарядных цепей объелинены в две включенные встречно относительно друг друга последоватепьные пепи, причем к каждой иэ общих точек соединения вторых вентильных элементов подклю- у1 чен управляющий электрод ключевогь элемента соответствующей зарядной цени, а управпяюший 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; три зарядные 40 цепи, содержащие накопительные конденсаторы 2, 3, 4, -полупроводниковые зарядные диоды 5, 6, 7, 8, 9, 10. и тиристоры 11, 12 и 13 в качестве ключевых элем ентов. 45

Нагрузка 14 подключена одним выводом к обкладке конденсатора 2, а другимк катоду тиристора 13. Катоды зарядных диодов 5 - 7 подключены соответственно к анодам тиристоров 11 - 13 и вторым обкладкам конценсаторов 2 - 4; катоды зарядных диодов 8 и 9. подключены соответственно к управляющим электродам тиристоров 11 и 12. Катод зарядного ( диоду 10 соединен с отрицательным по« .люсом источника 1, анод диода 7 подключен к положительному полюсу этого иоточника. Лиоды 5 - 7 включены последовательно, как и диоды 8 - 10, причем

83 4 катод диода 8 соединен с выводом наг рузки 14 и обкладкой конденсатора 2.

Импульсы управления устройством подают на участок управляюший электрод— катод тиристора 13 от внешнего 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 10, смещенный в прямом направлении, диод 6, смещенный в прямом направлении конденcamp 3, участок управляющий электродкатод 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 цешг, открытый тириотор 13, нагрузка 14, диоды 8 и 9, смещенные в прямом направлении, участок управляющий электрод - катод тиристора.

12, конденсатор 4. Нр отекание положительного тока управления включает тиристор

12, конденсатор 4, тиристор 13, нагрузку 14, диод 8, участок управляющий электроп — катод тиристора 11, происходит включение последнего. После включения тиристоров 11 — 13 конденсаторы 2 - 4 оказываются подключены последовательно, и напряжение на нагрузке 14 при этом будет в 3 раза превышать напряжение ис1 ,точиика 1 питания. Писцы 5 - IO нахо дятся в закрытом состоянии.

Коэффициент умножения напряжения не ограничивается и в общем случае равен

h, где fl - число зарядных цепей с конденсаторамии.

Хотя включение тиристоров происходит последовательно, т.е. умножаемое напряжение прикладывается к нагрузке последовательно, вследствие достаточно большой величины емкости накопительных конденсаФ торов последовательность нарастания напряжения на нагрузке практически неэамеч

Rga

5 7526 формупа изобретении

Устройство для умножения напряжения, содержащее связанные со входными выводами зарядные пепи, каждая из которых сос Гоит из KOHlleHGBтора, двух вентипьных элементов и управляемого кпючевого элемента, причем одна обкладка конденсатора подключена к точке соединения силовых электродов противоположной полярности первого вентильного эпемента и связанно- о го с формирователем управляющих импульсов управпя емого ключевого элемента, другой силовой эпектроа которого соединен со второй обкладкой конденсатора спеаующей зарядной цепи, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с нетью повышения надежности и упрощения управления, первые и вторые вентильные эпементы заряд83 6 ных пеней объединены в аве вкпюченные встречно относительно друг аруга поспе аоватепьные пепи, причем к каждой из общих точек соеаинения вторых вентильных элементов подключен управляющий эпектроа ключевого элемента соответствукщей зарядной пепи, а управпяющий эпектроа ключевого элемента последней зарядной пепи соединен с выхоаом формирователя управляющих импульсов.

Источники информапии, принятые во внимание при экспертизе

1. ПатентСША %3505586, кп. 321-5, . 1970.

2. Патент США N 3553479, кп. 307° 110, 1971.

3. Патент США N3818309,,кл, 321-

15, 1974.

Составитель Л. Устинкина

- Реаактор В. Романенко Техред М. Рейвес Корректор М. Коста

Заказ 4760/16 Тираж 783 Поаписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по" делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., а. 4/5

Филиал ППП Патент ", r. Ужгород, уп. Проектная, 4