Понижающий конвертор

(Ы) М. Кл.а Н 02 М 38 Государствеииый комитет Опубликовано 15,09.80. Бюллетень34Дата опубликования описания 23.09,80(53) УДК 621.316. 722(088 8) во делам изобретеиий и открытий(54) ПОНИЖАЮЩИЙ КОНВЕРТОР Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к бестрансфор. маторным 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- Г 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 поочередного подключения последовательно соединенных конденсаторов к первичному источнику питания и отключения от него на время параллельного разряда конденсаторовна нагрузку 1,В другом из известных конверторов для той же цели используются полупроводниковые ключи 2. 2Наиболее 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 выводуконденсатора, а катодом - к положительному выходному выводу группы, другой подключен катодом к другому выводу конденсатора, а анодом к отрицательному выходному выводу этой же группы 3). Смежные цепочки каждой нз групп соединены между собой неуправляемыми вентилями, причем первая группе соединена с источником высокого напряже ния постоянного тока и второй группой через управляемые ключистоящие 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 выход. ного выводов первой группы, а каждая последующая группа связана с предыдущей через управляемые ключи, стоящие во входных 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 вюючен 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 по 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 дополни. тельный 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 последнеи 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 входныешины 12 и 13 первой группы, подключенк ее входу в точках 14 и 15.К выходным шинам 6 ипервой 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 дополнительноепониженное выходное напряжение.Выводы сглаживающего конденсатора 10подключены ко входу второй группы в точ 1 в ках 18 и 20 через управляемый ключ 7,включенный в одну иэ входных шин 21 и 22второй группы,К выходным шинам 23 и 24 последнейгруппы в точках 25 и 26 подключен сглаживающий конденсатор 11,1 з Каждая группа выполнена иэ несколькихвентильно-конденсаторных цепочек, Каждаяцепочка первой группы 1 состоит из конденсатора 27 и двух неуправляемых вентилей 28 и 29, Вентиль 28 анодом подключенок выводу конденсатора 27 в точке 4, а катодом - к выходной шине 6. Вентиль 29катодом подключен к выводу 30, а анодом -к выходной шине 7.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 последующихгрупп состоит иэ конденсатора ЗЗ, вентиля 34и управляемого ключа 8, Вентиль 34 анодомзв подключен к выводу конденсатора 33 в точке 18, а катодом - к положительной выходной шине 23, Управляемый ключ 8 включенмежду отрицательной выходной шинои 24группы и выводом 35 конденсатора 33. Цепочки соединены между собой через неуправляемый вентиль Зб так, что анод его подключен к выводу 35, а катод - к точке 37последующей цепочки.К выходным шинам 38 и 39 последнейгруппы через управляемый ключ 40 под 40 ключено по крайней мере две группы 41 и 42. цепочек, выполненных как и группа 2.Выводы сглаживающего конденсатора 11через управляемый ключ 40, включенныйв одну из входныхшин 38 и 39, подключеныко входу одной группы 41 в точки 43 и 44через разделительный ключ 45 и ко входудругой группы 42 в точки 46 и 47 непосредственно, входные шины групп подключаютсяк точкам 48 и 49,Положительная выходная шина 50 групюе пы 42 и отрицательная выходная шина 51группы 41 соединены между собой и общейточкой 52.Нагрузки 53 н 54 понижающего конвертора, сглаживающие конденсаторы 55 и 5653подключены соответственно к выходнымшинам групп 41 и 42 между точками 57,52 и 58, 52Понижающий конвертор работает следующим образом. Понижающий конвертор, содержащийпо крайней мере две каскадно включенные1 в между входными и выходными выводамигруппы вентильно-конденсаторных цепочек,причем в каждой группе цепочки образованы,каждая, последовательно включенными первым разрядным вентилем, конденсатором ивторым разрядным вентилем, соединены параллельно, смежные цепочки данной группысвязаны через зарядные диоды, крайние цепочки соединены с входными выводами группы через управляемые ключи, общие точкисоответственно первых и вторых разрядныхвентилей цепочек связаны через управляемые ключи с выходными выводами группы,зашунтированными сглаживающим конденсатором, отличающийся тем, что, с цельюрасширения функциональных возможностейза счет получения дополнительных. различ 33 ных по знаку и уровню выходных напряже.ний, с выходом последней группы связанычерез дополнительный ключ входы по крайней мере двух групп дополнительных цепочек,причем отрицательные выходные выводыпервой части этих групп объединены с положительными выходными выводами второйчасти этих групп, а положительные входныевыводы первой части групп соединены ссоответствующим выходным выводом уяомянутой последней группы через дополни ф тельные разделительные ключи.2. Конвертор по п. 1, отличающийся тем,что в качестве разделительных ключей использованы неуправляемые вентили.Источники информация,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР5391, кл, Н 02 М 3/04, 1972.2. Иатент США2708742,кл. Н 02 М 7/00, 1971,3. Авторское свидетельство СССРд543109, кл. Н 02 М 7/10, 1973. Уб 405:За счет поочередной периодической коммутации ключей 3 и 4, 5 и б конденсаторыпервой группы подключаются последовательно к источнику высокого-напряжения по-стоянного тока при заряде и параллельнок сглаживающему конденсатору 1 О при разряде.В результате на конденсаторе О получается сглаженное и приблизительно в и,раз пониженное (п 1количество цепочек.в первой группе) напряжение постоянноготока. 1 фАналогично при поочередной коммутацииключей 7 и 8 и 9 второй группы происходитдальнейшее понижение напряжения,В результате на конденсаторе 1 полу-чается приблизительно в п 1 и а раз пониженное сглаженное напряжение (и х - количество цепочек во второй группе),При этом частота коммутации второйи последующих групп значительно превы.шает частоту коммутации предыдущих групп.В интервале открытого состояния ключа 40 происходит одновременный последовательный заряд конденсаторов групп 4и 42. Причем количество вентильно-конденсаторных цепочек в указанных группах и,следовательно, уровень напряжения зарядаих конденсаторов, а также уровень выходного напряжения могут быть различными,При запирании ключа 40 и отпиранииключей в цепочках групп 41 и 42 происходитпараллельный разряд их конденсаторовна нагрузки и конденсаторы соответственно53, 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 1 по сравнению с уровнем напряжения на сглаживающем конденсаторе 1 О может значительно превышать частоту коммутации ключей предыдущих групп. Получение различных по уровню и знаку выходных напряжений относительно общей точки 52 достигается объединением вентиль- но-конденсаторных цепочек в группы 4 и 42.Если требуется получить еще ряд напряжений, то для этого достаточно к точкам 48 и 49 подключить входные щиныдополнительных групп, количество цепочек в которых определяется величиной требуемых выходных напряжений. 8Если дополнительная группа обеспечивает положительное относительно точки 52 выходное напряжение, тоее 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.рректор М. Демчикодписное Редактор Е. ЯковчиЗаказ 5299/48ВНИИПпо113035, МФнлиэ ППП Составитель А. СытинТехред К. Шуфрич КоТираж 783ПИ Государственного комитета СССРделам изобретений и открытийосква, Ж - 35, Раущская иаб., д. 4/5Патент, г, Ужгород, ул, Проектная, 4