Умножитель напряжения

(51) 4 Н 02 М 7 1 с) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН втоескому с т.бальсте ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(71) Ташкентский ордена Дружбы народов политехнический институтим.А.Р.Бируни(56) Авторское свидетельство СССРВ 1066002, кл. Н 02 М 7/10, 1982.,Патент США В 3631259, кл. 321-11971.Авторское свидетельство СССР1( 472430, кл, Н 02 М 7/10, 1971.(57) 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 и параллельно включенных между собой ступеней умножения.Каждая ступень умножения, кроме первой, включает последовательно включенные диод 7, конденсаторы 12, 11 идиод 9, причем цепочка конденсаторовзашунтирована ключевым элементом.13.В первой ступени умножения диоды заменены на тиристоры 8,10. Аноды и катоды всех вентилей, а также входной1 и выходной 4 выводы подключены кобщей шине. В последней ступени умножения ключевой элемент отсутствуетПодвижный контакт каждого переключателя 13 подключен к общей точке соединения конденсаторов последующейступени, которая в последней ступени.соединена с выводом 3. Устройствообеспечивает получение на выходе повышенного напряжения как постоянног(так и переменного токов, снимаемыхс выходных выводов 3,4 и 5,6, последние из которых образованы общимиточками соединения диода 7 с конденсатором 12 и диода 9 с конденсатором12 последней ступени при малом числеступеней умножения. Регулированиеосуществляется путемизменения фазыуправляющих сигналов, подаваемых натиристоры 8,10. 1 ил.124Изобретение 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 подключены 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 неподвижным 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 2ступени образуют выходные выводы 5 М6 для подключения нагрузки постоян-ного тока.Умножитель напряжения работает 5следующим образом.В исходном состоянии все конденсаторы заряжены постоянным напряжением с полярностью, показанной начертеже. При подаче на входные выводы 1 и 2 переменного напряжения П =.жительных полупериодах подвижные кон-,такты переключателей находятся вверхних положениях, а в отрицательных 15 полупериодах - в нижних положениях.Рабочие процессы в умножителенапря-,жения можно разбить на два полупериода.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 иразряд конденсаторов 12. Конденсатор 11 первой ступени заряжается довеличины, определяемой фазой включения тиристора 10. Фаза у управляющего сигнала, подаваемого на вход ти-,ристора 10, находится в пределах7/2 -. При фазе входного управляющего,сигнала У, = Ю 2 конденсатор 11 первой ступени умножения заряжается до:величины П, где П - амплитуда входного напряжения. В данном полупериоде ток от источника питания (от вывода 2) разветвляется в две ветви:ветвь конденсатор 11 - тиристор 10и ветвь конденсатор 12 - переключатель 13 - цепь следующей ступени. Да"лее ток на входе второй ступени разветвляется аналогично первой ступении происходит заряд конденсатора 11второй ступени до напряжения П+ Б 45первой ступени и разряд конденсатора12 второй ступени до некоторого остаточного напряжения. При О, первойступени, равном П , конденсатор 11второй ступени заряжается до напряже 5 О ния 2 Б . В последующих ступеняхпроисходит дальнейшее удвоение напряжения на их входах.В отрицательном полупериоде (входной вывод 1 имеет положительный по тенциал источника питания относительно потенциала входного вывода 2)когда подвижные контакты всех переключателей находятся в нижних положе;12480 1 О на переменном токе и ВНИИПИ Заказ 4138/56 Тираж 631 Подписное Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ниях, конденсаторы с четными индексами и конденсаторы с нечетными индексами меняются.Таким образом, напряжение на конденсаторах спереходом на каждую последующую ступень удваивается. Выражения для входного напряжения представляются.в виде(2) на постоянном токе, где и - число ступеней умножения. 15Множитель 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 сту- д пени 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 за35 счет наложения полуволны синусоиды на повышенное остаточное напряжениена кондексаторах. 40Регулирование выходного напряжения осуществляется за счет изменения фазы управляющих сигналов, подаваемых на входы тиристоров 10 в интервале а/2 (Ч с 2 и 8 в интервале 3%24Э- л45 сЧь 2 Ф. В интервалах 0 сЮ,4 ь"/2 и Яс у сЗФ/2 конденсаторы 11 и 12 перЧ 2вой ступени умножения заряжаются до амплитуды входного напряжения 1., чем обеспечиваются на выходах напря-.50 жения; представленные выражениями (1) и (2) .При = д, ц, = 27 цепи 13 4заряда указанных конденсаторов 11 и12 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, о т л и ч а ю щ и й с я 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 образуетвторой входной вывод, первая паравыходных вЬводов образована общимиточками соединения первого вентиляс первым конденсатором и второго конденсатора с вторым вентилем последней ступени, а вторая пара выходных.выводов служит для подключения нагрузки переменного тока и образованаобщей точкой соединения конденсаторовпоследней ступени и общей точкой соединения первого входного вывода с катодами вторых вентилей и анодамипервых вентилей всех ступеней умноже"ния напряжения.