Устройство для умножения напряжения

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоцнапистнческихРеспублик 1 ц 752683(088.8) ио делам изобретеиий и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМНОЖЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ 1Изобретение относится к области преобразования напряжения, в частности к устройствам умножения напряжения.Известно устройство преобразования напряжения, содержащее ряд зарядных полупроводниковых диодов и накопительных конденсаторов, а также разряаные тюлупроводниковые элементы-диоды и тиристоры, причем тиристоры имеют общий катод и управляющий электрод, а разряаные аио 1 О ды имеют общий аноа для каждой группы накопительных конденсаторов. Запуск тиристоров осуществляется посредством импульсных трансформаторов 11 .Известно также устройство аля преоб 15 раэования напряжения, содержащее накопительные конденсаторы и полупроводниковые приборы транзисторы в качестве коммутирующих элементов, Разряд конденсаторов осуществляется через разрядные29 дибды и другие транзисторы, причем диоды имеют общий анод 121.Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство, содержащее связанные со вхоаными выводами зарядные цепи, кажаая иэ которых состоит нз конаен,с атора, двух вентильных элементов и управ-, ляемого ключевого элемента, причем одна обкладка конденсатора подключена к точке соединения силовых электродов противоположной полярности первого вентиль- ного элемента и связанного с формирователем управляющих импульсов управля емого ключевого элемента, другой силовой электроа которого соединен со второй обклапкой конденсатора следующей зарядной цепи. В этом устройстве запуск ключевого элемента (тиристора) осуществляется посредством. импульсного трансформатора, соаержащего большое число обмоток (чиоло обмоток равно числу тиристоров) 13).Однако использование трансформатора, содержащего большое число обмоток, значительно усложняет управление, увеличивает габариты и вес устройства, при этом снижается его нааежность. Кроме того, использованное схемное построение заряаных цепей требует применения в зарядных3 7526цепях элементов с рабочим напряжением,значительно превышающим напряжениеисточника питания, так как при умножениинапряжения, по мере удаления от среднихгрупп элементов, напряжение, прикладываемое к крайним (сверху и снизу) зарядным элементам, увеличивается,Цель изобретения - повышение надежности и упрощение управления. 10Укаэанная цель достигается тем, что в устройстве для умножения напряжения, содержащем связанные со входными вывоФдами зарядные цепи, каждая из которых состоит из конденсатора, двух вентильных элементов и управпяемого ключевого элемента, причем одна обкладка конденсатора подключена к точке соединения силовых электродов противоположной полярности первого вентильного элемента и связанно,го с формирователем управляющих импульсов управляемого ключевого элемента, другой силовой электрод которого соединен со второй обкладкой конденсатора следу-. ющей зарядной цепи, первые и вторые вен тильные элементы зарядных цепей объелинены в две включенные встречно относительно друг друга последоватепьные пепи, причем к каждой иэ общих точек соединения вторых вентильных элементов подклю- ЗО чен управляющий электрод ключевого элемента соответствующей зарядной цени, а управпяющий электрод ключевого элемента последней зарядной цепи соединен с выходом формирователя управляющих импульсов.На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства.Устройство умножения напряжения содержит источник 1 питания; три зарядные 4 О цепи, содержащие накопительные конденсаторы 2, 3, 4, .полупроводниковые зарядные диоды 5, 6, 7, 8, 9, 10. и тиристоры 11, 12 и 13 в качестве ключевых элем ентов. 45Нагрузка 14 подключена одним выводом к обкладке конденсатора 2., а другимк катоду тиристора 13. Катоды зарядных диодов 5 - 7 подключены соответственно к анодам тиристоров 11 - 13 и вторым обкладкам конценсаторов 2 - 4; катоды зарядных диодов 8 и 9 подключены соответственно к управляющим электродам тиристоров 11 и 12, Катодзарядного диода 10 соединен с отрицательным по .люсом источника 1, анод диода 7 подключен к положительному полюсу етого иоточника. Диоды 5 - 7 включены последовательно, как и диоды 8 - 10, причем 83 4катод диода 8 соединен с выводом нагрузки 14 и обкладкой конденсатора 2,Импульсы управления устройством подают на участок управляющий электрод -катод тиристора 13 от внешнего источника запускающих импульсов, Количествозарядных цепей определяется коэффициентом умножения преобразуемого напряжеПри подключении источника 1 к зарядным цепям, т,е. положительным полюсомк аноду диода 7, а отрицательным - ккатоду диода 1 О, идет ток заряда конденсаторов 2 - 4 по цепи, плюс источника1, диод 7, смещенный в прямом направлении конденсатор 4, участок управляющийэлектрод - катод тиристора 1 2, диод 10,смещенный в прямом направлении, диод 6,смещенный в прямом направлении конденсатор 3, участок управляющий электродкатод тиристора 11, диод 9, диод 5, конденсатор 2, диод 8, Таким образом, всеконденсаторы заряжаются до напряженияисточника питания,При подаче импульса управления научасток управляющий электрод - катодтиристора 1 3 последний переходит в открытое состояние, напряжение на нем падает и начинает протекать ток разрядаконденсатора 4 по цещг, открытый тириотор 13, нагрузка 14, диоды 8 и 9, смещенные в прямом направлении, участокуправляющий электрод - катод тиристора12, конденсатор 4. Нр отекание положительного тока управления включает тиристор12, конденсатор 4, тиристор 13, нагрузку 14, диод 8, участок управляющий электрод - катод тиристора 11, происходитвключение последнего, После включениятиристоров 11 - 13 конденсаторы 2 - 4оказываются подключены последовательно,и напряжение на нагрузке 14 при этомбудет в 3 раза превышать напряжение ис,точиика 1 питания, Диоды 5 - 10 находятся в закрытом состоянии,Коэффициент умножения напряжения не ограничивается и в общем случае равен Ь, где б - число зарядных цепей с конденсаторами.Хотя включение тиристоров происходитпоследовательно, т.е. умножаемое напряжение прикладывается к нагрузке последовательно, вследствие достаточно большой величины емкости накопительных конденса 4торов последовательность нарастания напряжения на нагрузке практически неэамевМРом М. Коста еаакто Заказ 4760/16 Тираж 783 БНИИПИ Государственного коми по" делам изобретений и отк 113035, Москва, Ж 35, РаушскПоаписСССР я наб., д. 4 пиал ППП Патент", г. Ужгород, уп. Проектная, 4 5 7526 формула изобретенииУстройство для умножения напряжения, содержащее связанные со входными выводами зарядные пепи, каждая из которых состоит из конденсатора, двух вентильных элементов и управляемого ключевого элемента, причем одна обкладка конденсатора подключена к точке соединения силовых электродов противоположной полярности первого вентильного элемента и связанно го с формирователем управляющих импульсов управпя емого ключевого элемента, другой силовой электрод которого соединен со второй обкладкой конденсатора следующей зарядной цепи, о т л и ч а з ю щ е е с я тем, что, с пвью повышения надежности и упрощения управления, первые и вторые вентильные элементы заряа 83 6ных пеней объединены в аве включенныевстречно относительно друг друга послеаовательные пепи, причем к каждой изобщих точек соеаинения вторых вентильных элементов подключен управляющийэлектрод ключевого элемента соответствующей зарядной пепи, а управляющий электроа ключевого элемента последней зарядной пепи соединен с выхоаом формирователя управляющих импульсов.Источники информапии,принятые во внимание при экспертизе1. ПатентСША %3505586, кл. 321-5,1 970.2. Патент США М 3553479, кл. 307110, 1971.3, Патент США М 3818309, кл, 321-15, 1974.