Преобразователь входной энергии переменного тока голике

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик оя983940 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 20.05.80 (21) 2927954/24-07 с присоединением заявки М (23) Приоритет .Опубликовано 2312.82. Бюллетень Йо47

Дата опубликования описания 23. 12. 82

Р )М К з

Н 02 М 7/l0

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (33) УДК 621. 314. .54 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Р.Р.Голике и В.К.Сиранов (71) Заявитель (54):ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВХОДНОЙ ЭНЕРГИИ ПЕРЕМЕННОГО

ТОКА ГОЛИКЕ

Изобретение относится к электротехнике и преобразовательной технике и может быть использовано при разработке многофункциональных управляемых источников питания для различных устройств автоматики и электронной техники.

Известны устройства, которые содержат. выпрямители с умножением напряжения L 1) и 12)

Недостатком этих устройств является невозможность изменения выходного напряжения отдельных выходов и их недостаточные функциональные воэможности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является преобразователь входной . энергии переменного тока, содержащий четыре конденсатора и первую цепочку из четырех последовательносогласно соединенных диодов, катод первого диода соединен с первым конденсатором и выводом первой нагрузки постоянного тока, другой вывод которой подключен к общему выводу, соединенному с анодом четвертого диода и вторым конденсатором, свободные концы первого и второго конденсаторов соединены со средней точкой цепочки, а концы третьего и четвертого конденсаторов подключены соответственно к анодам первого и третьего диодов L31.

Недостатком известного устройства является низкая эффективность его использования в качестве источника питания для различных устройств, что обусловлено невозможностью получения различных номиналов выходного напряжения и их изменения в зависимости от величины входного сигнала постоянного тока. цель изобретения — повыщение эффективности использования устройства путем обеспечения различных алгоритмов изменения напряжения на его выходах.

Эта цель достигается тем, что в преобразователь входной энергии переменного тока, содержащий четыре конденсатора и первую цепочку из четырех последовательно-согласно соединенных диодов, катод первого диода соединен с первым конденсатором и выводом первой нагрузки постоянного тока, другой вывод которой подключен к общему выводу, соединенному с анодом четвертого диода и вторым конденсатором, свободные концы пер983940

60 вого и второго конденсаторов соединены со средней точкой цепочки, а концы третьего и четвертого конденсаторов подключенЫ соответственно к анодам первого и третьего диодов, дополнительно введен пятый конденсатор, соединенный с выводом источника переменного тока, другой вывод которого и свободный конец пято- го конденсатора подключены к анодам первого и третьего диодов, причем между средней точкой упомянутой цепочки и общим выводом включен источник входного постоянного напряжения, а каждый из свободных концов третьего и четвертого конденса- 15 торов соединен соответственно с выводом второй и третьей нагрузок переменного тока, другие выводы этих нагрузок подключены к общему выводу. 20

Кроме того, в преобразователь дополнительно введены соединенные последовательно-согласно пятый и шестой диоды, аноды которых соединены соответственно со средней точкой.первой диодной цепочки и свободl ным концом четвертого конденсатора, а катод шестого диода подключен к выводу нагрузки постоянного тока, другой вывод которой соединен с об- 30 ь щим выводом, причем четвертый конденсатор подключен параллельно к выводам нагрузки.

В преобразователь дополнительно введены первый.и второй выпРямители мостового типа, первые входные выводы которых подключены соответственно к свободным концам третьего и четвертого конденсаторов, а вторые входные выводы соединены с общим выводом, выходные выводы : выпрямителей подключены к нагрузкам постоянного тока, причем в первом выпрямителе. диоды, соединенные с общим выводом, заполнены конденсаторами.

В преобразователь также:дополнительно введены резистор и последовательно-согласно включенные пятый и шестой диоды, катоды которых соединены соответственно со средней точ- 50 кой первой диодной цепочки и свободным концом третьего конденсатора, а анод шестого диода подключен к .выводу нагрузки постоянного тока, другой вывод которой соединен с общим55 выводом, причем третий конденсатор подключен параллельно к выводам нагрузки, а резистор подключен параллельно дополнительным диодам . Кроме того, в преобразователь дополнительно введены два последовательно-согласно включенных стабилитрона, свободные катод и анод которых соединены соответственно с катодом первого и анодом четвертого диодов первой диодной цепочки,. вторая дополнительная цепочка из четыРЕх последовательно-согласно включенных диодов, свободные концы которых подключены к выводам двух после-. довательно включенных нагрузок,а между точкой соединения этих нагрузок и средней точкой второй цепочки включена третья нагрузка, три дополнительных конденсатора, одни концы которых соединены соответственно с концами и со средней точкой второй цепочки, а другие концы подключены к средней точке первой диодной. цепочки, причем между точкой соединения стабилитронов и средней точкой первой диодной цепочки включен входной источник постоянного напряжения.

Два крайних диода второй цепочки включены в противоположном направлении, причем средняя точка соединения нагрузок этой цепочки подключена к точке соединения двух нагрузок, а ее концы соединены с выводами третьей нагрузки.

На фиг.l приведена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг.2-6 — различные варианты его исполнения.

Преобразователь (фиг.1) содержит источник 1 переменного напряжения, последовательно с которым включен конденсатор 2, первую цепочку из диодов 3-6 и выполненные параллельно конденсаторы 7 и 8, к которым подключена нагрузка 9, между средней точкой цепочки и общим выводом включен источник 10 входного постоянного напряжения, а через разделительные конденсаторы 11 и 12 выполнены нагрузки 13 и 14 переменного тока.

Устройство работает следующим образом.

Диоды 3-6 и конденсаторы 2,7 и 8 ° составляют схему удвоения, при этом на последовательно соединенных конденсаторах 7 и 8 и нагрузке 9 образуется удвоенное напряжение, которое не зависит от величины напряжения источника 10. При работе схемы удвоения происходит чередование открытого и закрытого состояния диодов, поэтому в нагрузки 13 и 14 через разделительные конденсаторы 11 и 12 поступает переменный ток. Изменяя величину напряжения входного источника 10. можно соответственно изменять напряжение на диодах 3-6 и таким образом влиять на величину переменного напряжения на нагрузках 13 и 14, При изменении величины напряжения источника 10 от 0 до удвоенного значения амплитуды переменного тока источника l величина напряжения нагрузки

13 также изменяется от 0 до удвоенного значения, а нагрузки 14 — от удвоенного значения до О. Основная

983940 часть энергии, поступающей в нагрузки 9, 13 и 14, потребляется от источника 1 переменного тока.

Преобразователь (фиг.2) содержит дополнительные диоды 15 и 16, которые вместе с конденсаторами 17 и

18 составляют схему удвоения, подклю.ченную к диодам 3 и 5, генерирующим однополярные импульсы напряжения при их поочередном запирании. Такое дополнение схемы позволяет на нагрузке и конденсаторе 18 получать напряжение, которое в два раза превышает напряжение входного источника 10. з

В преобразователь (фиг.3) введены дополнительно два выпрямителя.

Один выпрямитель 19 содержит четыре диода, соединенных по мостовой схеме, к его выходу подключена нагрузка 20 °

Второй выпрямитель содержит диоды 21 20 и 22 и конденсаторы 23 и 24, обеспечивающие гальваническую развязку нагрузки 25 от источника 1 переменного тока и источника 10. Изменение напряжения нагрузок 20 и 25 в зависи- 25 мости от напряжения источника 10 аналогичноописанному выше изменению напряжения на нагрузках 13 и 14 (фиг 1) .

В устройство (фиг.4) кроме двух 30 дополнительных диодов 26 и 27 вве ден резистор 28, включенный параллельно этим диодам, такое включение позволяет изменять напряжение на нагрузке и конденсаторе 29 от максимального отрицательного значения при нулевом входном напряжении источника 10 до максимального положительного значения при максимальном значении источника 10. 40

При использовании знакопеременного напряжения входного источника

10 может быть использован преобразователь (фиг.5), который содержит дополнительно два стабилитрона 30 и 31 и два выпрямителя на диодах 3235 и конденсаторах 36-38. К средней точке.стабилитронов 30 и 31, имеющей постоянный потенциал, подключен источник 10, напряжение которого может изменять свою величину и полярность. Использование в выпрямителях-удвоителях конденсаторов 3638 вместо диодов обеспечивает гальваническую развязку нагрузок 39-40 от источников 1 и 10. Выходное напряжение выпрямителей суммируется и распределяется на нагрузках 39 и 40 пропорционально их величинам.

На нагрузке 41, выполненной между 60 .средними точками диодов 32-35 и нагрузок 39 и 40, образуется напряжение, величина и полярность которого зависит от величины и полярности напряжения источника 10 ° 65

На фиг.б - показана видоиэменейная часть гальванически изолированной выходной цепи устройства на фиг.5.

Выходные напряжения составленных из диодов 34, 32 и 42, 43 удвоителей не суммируются, а вычитаются, создавая на выходных зажимах 44 нулевой сигнал при нулевом входном напряжении от источника 10.

При максимальных значениях входно-. го сигнала та или другая пара диодов 43, 42 или 34, 32 соответственно перестает выпрямлять, а на выходе появляется полное выпрямленное напряжение другой пары.

Приведенные характеРистики схЕм преобразователей показывают, что на основе базового устройства могут быть созданы различные преобразователи, выходное напряжение которых может быть как постоянного, так и переменного тока и может меняться как по величине, так и по направлению, что обуславливает высокие функциональные возможности предлагаемого устройства и повышает эффективность его использования.

Формула изобретения

1. Преобразователь входной энергии переменного тока, содержащий четыре конденсатора и. первую цепочку из четырех последовательно-согласно соединенных диодов, катод первого диода соединен с первым конденсатором и выводом первой нагрузки постоянного тока, другой вывод которой подключен к общему выводу, соединенному с анодсм четвертюго диода и вторым конденсатором, свободные концы первого и второго конденсаторов соединены со средней точкой цепочки, а концы третьего и четвертого конденсаторов подключены соответственно к анодам первого и третьего диодов, о т л и ча ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эффективности, дополнительно введен пятый конденсатор, соединенный с выводом источника переменного тока, другой вывод которого и свободный конец пятого конденсатора подключены к анодам первого и третьего диодов, причем между средней точкой упомянутой цЕпочки и общим выводом включен источник входного постоянного напряжения, а каждый иэ свободных концов третьего и четвертого конденсаторов соединен соответственно с выводом второй и третьей нагрузок переменного тока, другие выводы этих нагрузок подключены к общему выводу.

983940

2. Преобразователь по п.1, о т л и ч а ю шийся тем„ что в него дополнительно введены соединенные последовательно-согласно пятый и шестой диоды, аноды которых соединены соответственно со средней 5 точкой первой диодной цепочки и свободным концом четвертого конденсатора, а катод шестого диода подключен к выводу нагрузки постоянного тока, другой вывод которой сое- !О динен с общим выводом, причем третий конденсатор подключен параллельно к выводам нагрузки.

3. Преобразователь по п.1, о тл и ч а ю шийся тем, что до- 15 полнительно введены первый и второй выпрямители мостового типа, первые входные выводы которых подключены соответственно к свободным концам третьего и четвертого конденсаторов, а вторые входные выводы соединены с общим выводом, выходные выводы выпрямителей подключены к нагрузкам постоянного тока .причем в первом выпрямителе диоды, соединенные с общим.выводом, заменены конденсаторами °

4.. Преобразователь по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что дополнительно введены резистор и последовательно-согласно включенные пятый и шестой диоды, катоды которых соединены соответственно со средней точкой первой диодной цепочки и свободным концом третьего конденсатора, а анод шестого диода подключен к..выводу нагрузки постоянного тока, другой вывод которой соединен с общим выводом, причем третий конденсатор подключен параллельно к выводам нагрузки, а резистор подключен параллельно дополнительным диодам

5. Преобразователь по.п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что до полнительно введены два последовательно-согласно включенных стабилитрона, свободные катод и анод которых соединены соответственно с катодом первого и анодом четвертого диодов первой диодной цепочки, вторая дополнительная цепочка из четырех последовательно-согласно включенных диодов, свободные концы которых подключены к выводам двух последовательно включенных нагрузок, а между точкой соединения этих нагрузок и средней точкой второй цепочки включена третья нагрузка, три дополнительных конденсатора, одни концы которых соединены соответственно с концами и со средней точкой второй цепочки, а другие концы подключены к средней точке первой диодной цепочки, причем между точкой соединения стабилитронов и средней точкой первой диодной цепочки включен входной источник постоянного напряжения.

6. Преобразователь по п.5,.о т л и ч а ю шийся тем, что два крайних диода второй цепочки включены в противоположном направлении, причем средняя точка соединения нагрузок этой цепочки подключена к точке соединения двух нагрузок, а ее концы соединены с выводами третьей нагрузки, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 392594, кл. Н 02 М 7/10, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 466594, кл. Н 02 М 7/10,.1975.

3. Патент США Р 3735238, кл. Н 02 М 7/00, 1973.