Преобразователь постоянного напряжения в постоянное

(51) М. Кл.Н 02 М 3/33 ем заявки % прис не осударственный номнтеСовета Министров СССРоо делам изобретенийн открытий. И. Тихом еверо-Западный заочный политехнический институт 71) Заявите(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОВ ПОСТОЯННОЕ 1Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах электропитания электронной аппаратуры в качестве преобразователя энергии низковольтного первичного источника в энергию высокого напряжения постоянного тока для питания фотоумножителей, электронных микроскопов, счетчиков частиц, электронно-лучевых трубок и т.п,Известны преобразователи (умножители напряжения), работающие по принципу попеременного подзаряда и разряда вентипъноконденсаторйых цепей, питающихся от первичного источника переменного тока ( 1. Недостатком этих умножителей напряжения яв ляется низкая эффективность умножения, так как подключение каждой последующей множительной ячейки приводит к увеличению выходного напряжения лишь на величину, равную напряжению первичного источника,. При 9 большом коэффициенте умножения схема получается с больщим числом элементов и низким КПД. ножиНаиболее бли.нической сушнос им к изобретению по тех является преобразовате2постоянного напряжения в постоянное, состояиуй из связанных с общим блоком управлесния ет, последовательно соединенных множительных ячеек, каждая из которых содержит коммутируемую вентильно-конденсаторную цепь и разрядный ключ, причем анод вентиля этой цепи соединен с выводом дпя положительного полюса источника питанияи амиттером разрядного ключа, коллектор которого соединен с одной из обкладок конденсатора указанной цепи, а база - с общим блоком управления 12. При переключении вентильно-конденсаторных цепей каждой ячейки из параплельного соединения с первичным источником питания при заряде с помощью ключей, управляемых одним блоком управления, повышается эффективность ум тели, так как с увеличением числа ячеек напряжение на выходе умножитепя возрастарет по закону геометрической прогрессии сознаменателем два. Недостатком указанного преобразователя является наличие в каждой множительной ячейке двух коммутирующих ключей, что усложняет его схему и снижает ПД и надежность.Целью изобретения явпяется упрошенцЬ схемы преобразоватепя, повышение его КПД и надежности. Это достигается тем, что в предлагаемый преобра. оватепь введен общий дпя всех ячеек эарядцый кпюч, а каждая из 5 ячеек снабжена допопнитепьным конденсатором и двумя развязывающими вентипями, один из которых анодом подключен к коппектору зарядного кпючв, катодом - к эмиттеру разрядного ключа, а другой - катодом к од ной иэ обкпвдок дополнительного конденсатора а анодом - к другой обкладке основцо. го конденсатора, причем другая обкпадкв допопнитепьного конденсатора подкпючена к ,коппектору зарядного кпюча и выводу дпя 15 отрицательного попюса источникапитания, в база зарядного ключа соединена с бпоком управления.На чертеже дане схема описываемого преобразователя.20 Преобразоватепь постоянного напряжения в постоянное, состоящий цз связанных с общим бпоком упрввпенця И поспедоватепьно соединенных мцожнтепьных ячеек, каждая иэ которых содержит коммутируемую вентипьцо-кондецсаторцую цепь и разрядный ключ, причем анод вецтппя этой цепи соединен с выво дом дпя попожитепьного подноса источника питания и эмиттером разрядного ключа, коппектор которого соединен с одной иэ обкпадок конденсатора указанной цепи, а база - с общим блоком управпеция, о т и и ч а ю щ и йс я тем, что, с цепью упрощения, повышения КПД и надежности, в него введен общий дпя всех ячеек зарядный кпюча каждая из ячеек снабжена допопнитепьным конденсатором и двумя развязывающцми вентипями, один иэ которых анодом подключен к коппектору зарядного кпюча, катодом - к эмиттеру разрядного кпюча а другой - катодом к од= ной из обкпвдок допопигтепъцого конденсато- ра, а анодом - к другой обкпвдке основного конденсатора, причем другая обкладка допопнитепьного конденсатора подключена к коллеКтору Преобраэоватепь содержит конденсаторы1 и 1, образующие с соответствующими1развязывающими вентипями 2, 2 и 3, 3ркоммутируемые вентипьно-конденсаторныецепи, разрядные кпючи (транзисторы) 4 и4, конденсаторы 5 и 5, образующие ссоответствующими развязывающими вен типя=,ми 6 и 6 коммутируемые вецтипьцЬ-кон 30.денсаторные цепи, зарядный ключ 7, общийдпя всех коммутируемых конденсаторов ячеек, схему 8 управления ключами и нагрузку 9. Элементы 3.-6 образуют первую ячейку 3.0, а эпементы 1 - 6 - вторую ячей/ку 1Преобразоватепь работает спедующим образом,В первую половину периода схема 8 уп 40 равпения открывает зарядный транзистор 7. В резупьтате этого конденсатор 1 заряжается по цепи: "+ф источника питания - вентиль 2 - конденсатор 1 - вентипь 3 - транзистор 7 - "- источника питания, В следующую половину периода схема 8 упрввпения откры. вает разрядный транзистор 4 и закрывает зарядный транзистор 7 в результате чего конденсатор 1 оказывается подкпюченнымсогласно-последовательно с первичным источником питания к конденсатору 5. Конденсатор 5 заряжается по цепи : "+" источника питания - транзистор 4 - конденсатор 1 - вентипь 6 - конденсатор 5- источника питания, 55Таким .образом, за первый попупериод конденсатор 1 заряжается до напряжения первичного источника, а за второй .коцденсвтор 5 заряжается до удвоенного напряжения лервичного источника. Развязывавший вентипь 2 предотвращает режим короткого замыкания конденсатора 1 при его разряде, и раз вязыввюший вен типь 6 предотвращает разряд конденсатора 5 нв источник питания и конденсатор 1 при заряде поспеднего. Вецтипи 3 и 3 развязывают ячейки 10 и 11 при заряде конденсаторов5 ид вКаждая последующая ячейка работает вна погично, но входным напряжением каждой поспедуюшей ячейки явпчетсч выходное напряжение предыдущей, снимаемое с некоммутируемого конденсатора. Спедоввтепьно, коммутируемый конденсатор 1 второй ячейки заряжает ся ДО удвоенного) в некоммутируемый конден сатор 5- до учетвереццого напряжения первичного источника,Таким образом, с увепичением числа множитепьных ячеек выходное цвпряжение на И -й ячейке возрастает но закону геометрической прогрессии со. зцаменатепем двв При этом количество управпяемых кпючей воэраответ но закону арифметической прогрессии с разностью единица, в, в прототипе цэобретеши число упрввпяемых кпюей измецяетсч по закогу арцфметнческой ппогрессии с рвэ Бестию две единицы Такое выпопцение цредпагвемого преобразоватепя позвопяет упростить его схему и пог 1 сить 1 ПДФормупв изобретениязарядного ключа и выводу дня отрица тельного но. Источники электропитания на полупролюса источника питания, а база зарядного водниковых приборах, под ред. Додика С. Й ключа соединена с блоком управления. и др. М., Сов. радио", 1969, с, 373-38 й.Источники информации, принятые во вни. Авторское свидетельство СССР мание при экспертизе; % 379955кла Н 02 М 3/335 р 1 97 1 аСоставитель Л. Устинкинаедактор А, Пейсоченко Чехред Н, Андрейчуккорректор Н,вТираж 892 ПодписноеИПИ Государственного комитета Совета Министров СССпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушскаи наб., д. 4/5Филиал ППП Патент, г. Ужгород, уд. Проектная, 4