Конденсаторный умножитель постоянного напряжения

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К. АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскин

Социалистических

Республик ()и 758423 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (5l ) M. Кл .

Н 02 М 3/18 (22) Заявлено 06.04.78 (21) 2601046/24 — 07 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Гееуднрстеенный квинтет

СССР (53) УДК621314..58 (088.8) ао аннам нзаеретеннй и етнрытнй

Опубликовано 23.08.80. Ьюллегеиь .% 31

Дата опубликования описания 23.08.80 (72) Автор изобретения

В. А. Мнлошевский (71) Заявитель (54) КОНДЕНСАТОРНЫЙ УМНОЖИТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к преобраэовательнон

l åõíèêå и может быть использовано во вторичных источниках питания для повышения постоянного напряжения бестрансформаторным путем.

Известны конденсаторные умножители напряжения, содержащие и ячеек. с накопительным конденсатором и с управляемыми ключами в виде транзисторов разного типа проводимости (1) или тнристоров (2(. Известен также принятый за прототип конденсаторной умножитель напряжения, имеющий и последовательно соединенных диодов, включенных в прямом направлении между источником и нагрузкой и управляемые ключи в виде транзисторов (3).

Недостатком всех указанных известных схем является относительно малая величина коэффициента умножения питающего напряже- ния, равная И+1, где N — число ячеек умножителя или, другими словами, необходимость введения большого количества ячеек для получения больших значений коэффициента умножения.

Цель изобретения — увеличение коэффициента умножения при данном количестве ячеек.

Эта цель достигается тем, что в конденсаторном умножнтеле постоянного напряжения, содержащем N+1; последовательно соединенных

5 диоров, включенных в прямом направлении между плюсовым входным н плюсовым выходным выводами умножителя, минусовой входной и выходной выводы которого объединены, о и N ячеек умножения с накопительными конденсаторами и управляемыми ключами, управляющий вход которых соединен с блокоь. управления, анод каждого диода, кроме последнего, подключен через последовательно соединенные первый и второй управляемые ключи

35 к минусовому выводу, катод каждого диода, кроме последнего, подключен через третий и четвертый последовательно соединенные управляемые ключи к аноду последнего диода, а между точкой соединения первого и второго ключа и точкой соединения третьего и четвертого ключа включен накопительный конденсатор.

Схема предлагаемого умножителя напряжения дпя случая N 3 представлена на чертеже.

758423 4 конденсаторе 4, станет близким к 2Е. Если справедливо условие

3

В качестве управляемых ключей для примера показаны полевые транзисторы. Умножитель содержит ячейки 1, 2, 3, в каждую из которыхвходит накопительный конденсатор 4, диод 5, транзисторы: заряжаюший 6, коммутируюшии

7, шунтируюший 8 и заземляющий 9, а также резисторы 10 и 11. Сток шунтируюшсго транзистора 8i каждой ячейки i через диод Si подключен к истоку коммутируюшего транзистора 7 . Кроме того, сток транзистора 81 lo подключен к неэаземленному полюсу источника питания, а сток каждого из остальных транзисторов 81 подключен к истоку транзистора

71-» . Затвор каждого транзистора 8i подключен непосредственно к затвору. транзистора 7i и через резистор 10 — к стоку транзистора 6<, который, в свою очередь, подключен к истоку транзистора 7З и через выходной диод 12 — к обкладке выходного конденсатора Б. Другая обкладка конденсатора 13 и истоки всех заземляющих транзисторов 9 соединены с заземленным полюсом источника литания, Затвор каждого заземляющего транзистора 9> подключен непосредственно к затвору и черсз резистор lli к стоку заряжающего 25 транзистора 61. Первая и вторая обкладки каждого накопительного конденсатора 41 подключены к стоку соответственно заземляющего

9» коммутирующего 7i транзисторов.

Функционирует предлагаемый преобразователь напряжения следующим образом. На каждую, из точек 14 — 19 (см. чертеж) подается либо нулевой потенциал (извне), либо потенциал, присутствующий на истоке транзистора 79 (через соответствуюшии резистор 10 или 11). В 35 дальнейшем для краткости принято, что в первом случае подается сигнал О, а во втором— сигнал 1. Совокупность же сигналов, подаваемых s точки 14 — 19 записывается в виде 6» разрядного двоичного кода, в котором левая цифра означает сигнал, поданный в точку 14, а прзвая цифра означает сигнал, поданнЫй в точку 19.

При подаче на преобрззовзтель сигнала

010000 транзисторы 6» и 9» открыты, а все остальные транзисторы закрыты. При этом, если напряжение Е источника питания много. кратно превышает величину падения напряжения на прямосмешснном диоде, то накопительный конденсатор 41ззрядится до напряжения, близкого к напряжению Е источйика питания.

При подаче на преобразоватсль сигнала 100100 открываются транзисторы 7», 8», 6 и 9ч, в результате чего конденсатор 4 > заряжается с помощью конденсатора 4, включенного последовательно с источником питания E. Если указанные операции повторить более, чем неко. торос количество К4 рзз, то напряжение на

С 42)) 041 (3pecb H B дальнеишсм С вЂ” cMKocTb конден. сатора р), то после подачй сигнала 011000 конденсатор 4» заряжается до нзпряжсния, близкого к ЗЕ. После подачи сигнала 101001 конденсатор 4, включенный последовательно с конденсатором 4 и источником питания Е, заряжает конденсатор 4 через транзисторы 6 и 9 . После повторения описанной выше про3 цедуры более, чем нскоторос количество К раз, напряжение на конденсаторе 4 стзновится близким к 6Е. В рассматривзсмом случае предполагается, что имеет место соотношение

С43» С42 .

При подаче преобразователь сигнала 010010 конденсзтор 4 заряжается до напряжения, близкого к 7Е, и затем, при подаче сигнала

100110 конденсатор 4, включенный последо вательно с конденсатором 4, и с источником питания Е, заряжает конденсатор 42. После того, как последние две операции будут повторены не менеес, чем К„раз, напряжение на конденсаторе 42 станет бликзим к 14Е. После подачи сигнала 011010 конденсатор 4, включенный последовательно с конденсатором 4> и источником питания Е, заряжает конденсатор 4,1 до напряжения, близкого к напряжению

21 E. Наконец, после подачи сигнала 101010 накопительные конденсаторы 4, 4>, 4, а также источник питания E соединяются последовательно и через выходной диод 12 заряжают выходной конденсатор 13 до напряжения, близкого к 42Е.

В случае, если указанные сигналы подаются на преобразователь напряжения периодически, на выходном конденсаторе 13 поддерживается напряжение в 42 раза .превышающее напряжеwe Е, питающее преобразователь.

В частотном. случае, сели емкости накопительных конденсаторов соотносятся между собой слсдуюшим образом

С „-. 10C«; Сд,-гос величина коэффициентов К» и К составляет

30. и 60 соответственно. В общем случае коэффициент умножения напряжения (отношение выходного напряжения к питающему) Кфй), получаемый в предлзгаемом умножителс, имеющем N ячеек, вычисляется по рекуррснтной формуле < q jN) = К y(g h) (K 1)+ 1), .с. риN 2 Kg 6 spa N 3 K„-4 при N=4 К q =1806.

Таким образом, предлагаемый умножитель напряжения позволяет значительно увеличить

f3 й. 15

Составитель В. Моин

Техред Ж. Кастелевич

Редактор П. Горькова

Корректор А. Гриценко

Тираж 783 Подн

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 5649/47

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 по сравнению с извсстными схемами величину выходного напряжения при том же количестве элементов и напряжении, питающем преобразователь.

Формула изобретения

Конденсаторный умножитель постоянного напряжения, содержащий N+1 последовательно. соединенных диодов, включенных в прямом направлении между плюсовым входным и плюсовым выходным выводами умножителя, минусовой входной и выходной выводы которого объединены, N ячеек с накопительными конденсаторами и управляемыми ключами, управляющий вход которых соединен с блоком управления, о т л и ч а ю ш и и с.я тем, что, с целью повышения коэффициента умножения.напряжения при данном количестве

758423 .d ячеек, анод каждого диода, кроме последнего, подключен через последовательно соединенные первый и второй управляемые ключи к минусовому выводу, а катод каждого диода, кроме последнего, подключен через третий и четвертый последовательно соединенные управляемые ключи к аноду последнего диода, а между точкой соединения первого и второго ключа и точкой соединения третьего и четвертого ключа включсн накопительный конденсатор.

Источники информации, принятыс во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3824447, кл. 321-15, 1974.

2. Патент США Y 38!8309, кл. 321 — 15, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР Н4 170555, кл. Н 02 М 7/335, 1963.