Понижающий конвертор

 

, ..г

О П И С-"А Н ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

«»764058

Союз Соиетскмк

Соцмалмстмческмк

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 31.01,78 (21) 2577762/24-0? с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет.— (Ы) М. Кл.а

Н 02 М 3/!8

Госудерстееииый комитет

Опубликовано 15,09.80. Бюллетень № 34

Дата опубликования описания 23.09.80 (53) УДК 621.316. .722 {088.8) ио делам изобретеиий и открытий (72) Авторы изобретения

Л. Г. Зотов и И. В. Золотарев

Новосибирский электротехнический институт (7!) Заявитель (54) ПОНИЖАЮЩИЙ КОНВЕРТОР

Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к бестрансформаторным низковольтным источникам питания, работающим по принципу заряда цепочки п последовательно соединенных конденсаторов от первичного источника питания с их последующим параллельным разрядом на нагрузку и предназначенным для питания полупроводниковой радиоэлектронной аппаратуры.

Известны бестрансформаторные понижающие конверторы, преобразующие высо- (0 кое напряжение переменного или постоянного тока в низкое напряжение постоянного тока.

Один из таких конверторов содержит конденсаторные цепочки, соединенные одна с другой контактными ключами для nooseредного подключения последовательно соединенных конденсаторов к первичному источнику питания и отключения от него на время параллельного разряда конденсаторов на нагрузку !1).

В другом из известных конверторов для той же цели используются полупроводниковые ключи !2) .

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является понижающий конвертор, содержащий вентильно-конденсаторные цепочки для деления напряжения, объединенные по крайней мере в две группы, цепочки которых содержат конденсатор и два неуправляемых вентиля, один из которых подключен анодом к выводу конденсатора, а катодом — к положительному выходному выводу группы, другой подключен катодом к другому выводу конденсатора, а анодом к отрицательному выходному выводу этой же группы 13). Смежные цепочки каждой нз групп соединены между собой неуправляемыми вентилями, причем первая группо, соединена с источником высокого напряже ния постоянного тока и второй группой через управляемые ключи„стоящие соответственно в цепях положительного входного и выходного выводов первой группы. Первая группа цепочек связана с источником высокого напряжения и со входом второй группы через управляемые ключи, стоящие соответвтвенно в цепях отрицательного входного и выходного выводов первой группы, а каждая последующая группа связана с предыдущей через управляемые ключи, стоящие во вход" ных цепях последующих групп и имеющих частоту коммутации, превышающую частоту коммутации управляемых ключей, стоящих во входных цепях предыдущих групп. Между гочками соединения положительных и отрицательных входных и выходных выводов каждой последующей и предыдущей группы включен сглаживающий конденсатор, а конденсатор в цепочках второй и последующих групп соединен с отрицательным выходным выводом через дополнительный управляемый ключ.

В указанном понижающем конверторе имеется ряд выходных напряжений, снимаемых со сглаживающих конденсаторов и не имеющих какой-либо общей точки. Это сужает функциональные возможности конвертора.

Возрастающее применение интегральных линейных схем, таких как схемы операционных усилителей, функциональных модулей и сравнивающих устройств, требует создания малогабаритных источников питания с различными выходными напряжениями

ffo уровню и знаку относительно общей точки.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет получения различных по уровню и знаку выходных напряжений относительно общей точки.

Это достигается тем, что в понижающем конверторе, содержащем по крайней мере две каскадно включенные между входными и выходными выводами группы вентильноконденсаторных цепочек, причем в каждой группе цепочки образованы, каждая, последовательно включенными первым разрядным вентилем, конденсатором и вторым разрядным вентилем, соединены параллельно, смежные цепочки данной группы связаны через зарядные диоды, крайние цепочки соединены с входными выводами группы через управляемые ключи, общие точки соответственно первых и вторых разрядных вентилей цепочек связаны через управляемые ключи с выходными выводами группы, зашунтированными сглаживающим конденсатором, с выходом последней группы связаны через дополнительный ключ входы по крайней мере двух групп дополнительных цепочек, причем отрицательные выходные выводы первой части этих групп объединены с положительными выходными выводами второй части этих групп, а положительные входные выводы первой части групп соединены с соответствующим выходным выводом упомянутой последней группы через дополнительные разделительные ключи, в качестве которых могут использоваться и неуправляемые вентили.

На чертеже приведена схема конвертора.

Понижающий конвертор содержит вентильно-конденсаторные цепочки для деления напряжения, объединенные по крайней мере в две группы 1 и 2, управляемые ключи 3 — 9, сглаживающие конденсаторы 10 и 11.

Первичный источник высокого напряжения постоянного тока через управляемые ключи 3 и 4, включенные соответственно в положительную и отрицательную входные шины 12 и 13 первой группы, подключен к ее входу в точках 14 и 15.

К выходным шинам !6 и I? первой группы через управляемые ключи 5 н 6 в точках 18 и 19 подключен сглаживающий конденсатор 10, с которого как и с конденсатора 11 может сниматься дополнительное пониженное выходное напряжение.

Выводы сглаживающего конденсатора 10 подключены ко входу второй группы в точ е ках 18 и 20 через управляемый ключ 7, включенный в одну иэ входных шин 21 и 22 второй группы.

К выходным шинам 23 и 24 последней группы в точках 25 и 26 подключен сглаживающий конденсатор 11.

Каждая группа выполнена иэ нескольких вентильно-конденсаторных цепочек. Каждая цепочка первой группы 1 состоит из конденсатора 27 и двух неуправляемых вентилей 28 и 29, Вентиль 28 анодом подключен

ie к выводу конденсатора 27 в точке 14, а катодом — к выходной шине 6. Вентиль 29 катодом подключен к выводу 30, а анодом— к выходной шине 17.

Смежные цепочки первой группы соединены между собой через вентиль 31 так, что анод его подключен к точке 30 предыдущей цепочки, а катод — к точке 32 последующей цепочки.

Каждая цепочка второй и последующих групп состоит иэ конденсатора 33, вентиля 34 и управляемого ключа 8, Вентиль 34 анодом подключен к выводу конденсатора 33 в точке 18, а катодом — к положительной выходной шине 23, Управляемый ключ 8 включен между отрицательной выходной шинои 24 группы и выводом 35 конденсатора 33. Цепочки соединены между собой через неуправляемый вентиль 36 так, что анод его подключен к выводу 35, а катод — к точке 37 последующей цепочки.

К выходным шинам 38 и 39 последней группы через управляемый ключ 40 под40 ключено по крайней мере две группы 41 и 42 . цепочек, выполненных как и группа 2.

Выводы сглаживающего конденсатора 11 через управляемый ключ 40, включенный в одну из входных шин 38 и 39, подключены ко входу одной группы 41 в точки 43 и 44 через разделительный ключ 45 и ко входу другой группы 42 в точки 46 и 47 непосредственно, входные шины групп подключаются к точкам 48 и 49.

Положительная выходная шина 50 груп в пы 42 и отрицательная выходная шина 51 группы 41 соединены между собой и общей точкой 52.

Нагрузки 53 н 54 понижающего конвертора, сглаживающие конденсаторы 55 и 56

35 подключены соответственно к выходным шинам групп 41 и 42 между точками 57, 52 и 58, 52..

Понижающий конвертор работает следующим образом.

Формула изобретения

l. Понижающий конвертор, содержащий по крайней мере две каскадно включенные

gy между входными и выходными выводами группы вентильно-конденсаторных цепочек, причем в каждой группе цепочки образованы, каждая, последовательно включенными первым разрядным вентилем, конденсатором и вторым разрядным вентилем, соединены параллельно, смежные цепочки данной группы связаны через зарядные диоды, крайние цепочки соединены с входными выводами группы через управляемые ключи, общие точки соответственно первых и вторых разрядных вентилей цепочек связаны через управляемые ключи с выходными выводами группы, зашунтированными сглаживающим конденсатором, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет получения дополнительных. различИ ных по знаку и уровню выходных напряжений, с выходом последней группы связаны через дополнительный ключ входы по крайней мере двух групп дополнительных цепочек, причем отрицательные выходные выводы первой части этих групп объединены с положительными выходными выводами второй части этих групп, а положительные входные выводы первой части групп соединены с соответствующим выходным выводом уяомянутой последней группы через дополним тельные разделительные ключи.

2. Конвертор по п. l, отличающийся тем, что в качестве разделительных ключей использованы неуправляемые вентили. Источники информация, принятые во внимание при экспертиае

1. Авторское свидетельство СССР № 151391, кл. Н 02 М 3/04, 1972.

2. Иатент США № 2708742, кл. Н 02 М 7/00, 1971.

3. Авторское свидетельство СССР д ¹ 543109, кл. Н 02 М 7/1О, 1973.

Уб405

:3a счет поочередной периодической коммутации ключей 3 и 4, 5 и б конденсаторы первой группы подключаются последовательно к источнику высокого- напряжения по- стоянного тока при заряде и параллельно к сглаживающему конденсатору 10 при разряде.

В результате на конденсаторе 10 получается сглаженное и приблизительно в п1 раз пониженное (п1 -- количество цепочек .в первой группе) напряжение постоянного тока. 1Е

Аналогично при поочередной коммутации ключей 7 и 8 и 9 второй группы происходит дальнейшее понижение напряжения.

В результате на конденсаторе l l полу- чается приблизительно в п1 и раз пониженное сглаженное напряжение (и q — количество цепочек во второй группе).

При этом частота коммутации второй и последующих групп значительно превышает частоту коммутации предыдущих групп.

В интервале открытого состояния ключа 40 происходит одновременный последовательный заряд конденсаторов групп 41 и 42. Причем количество вентильно-конденсаторных цепочек в указанных группах и, следовательно, уровень напряжения заряда их конденсаторов, а также уровень выходного напряжения могут быть различными.

При запирании ключа 40 и отпирании ключей в цепочках групп 41 и 42 происходит параллельный разряд их конденсаторов на нагрузки и конденсаторы соответственно

53, 55 и 54, 56.

Подключение через разрядный ключ 40 групп 41 и 42 с различным количеством цепочек, соединенных соответственно своими отрицательной 51 и положительной 50 выходными шинами с общей точкой 52, дает возможность получить относительно указанной общей точки различные по уровню и знаку выходные напряжения.

Частота коммутации ключа 40 из-за более низкого уровня напряжения на сглаживающем конденсаторе 11 по сравнению с уровнем напряжения на сглаживающем конденсаторе 10 может значительно превышать частоту коммутации ключей предыдущих групп.

Получение различных по уровню и знаку выходных напряжений относительно общей точки 52 достигается объединением вентильно-конденсаторных цепочек в группы 4! и 42.

Если требуется получить еще ряд напряжений, то для этого достаточно к точкам 48 и 49 подключить входные щины дополнительных групп, количество цепочек в которых определяется величиной требуемых выходных напряжений.

8 г

Если дополнительная группа обеспечивает положительное относительно точки 52 выходное напряжение, то ее положительная входная шина подключается к точке 48 через разделительный ключ (аналогично ключу 45), необходимый для обеспечения нормального разряда конденсатора первой цепочки рассматриваемой группы на нагрузку.

Группы, обеспечивающие относительно точки 52 отрицательные выходные напряжения, подключаются своими входными шинами к точкам 48 и 49 непосредственно.

Таким образом, данный конвертор позволяет получить относительно общей точки различные по уровню и знаку выходные напряжения наиболее простым способом.

764058

Составитель А. Сытин

Редактор Е. Яковчик Техред К.Шуфрич Корректор М. Демчик

Заказ 6299 48 Тираж 783 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г, Ужгород, ул. Проектная, 4