Устройство для выпрямления напряжения переменного тока

.ГосудАРстненный номитет сссРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Специальное конструкторско-технологическое бюро Минусинского завода специального технологическогооборудования(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫПРЯМЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использованов качестве вторичного источника питания с пониженным выходным напряжением. Цель изобретения - упрощениеустройства и повышение его КПД. Уст 801275704 А 1 ройство содержит подключенный к вход" ным выводам выпрямительный мост на диодах 1-4, выходом подключенный к выходным выводам через ключевые элементы. Между общей виной и точками соединения диодас тиристором 5 и диода 4 с тиристором 6 включены конденсаторно-диодные цепочки, соединенные ло схеме деления напряжения. Каждый из ключевых элементов состоит из тиристора 5 (6), катод которого подключен через цепь из стабилитронов 35,37 (36,38) к управляющему электроду тиристора 5 (6). Управляющие электроды тиристоров 5, 6 через последовательно соединенные резистор 39 с конденсатором 4 и резистор 40 с конденсатором 42 соответственно соединены с противоположньвки входными выводами. Указанное выполнение устройства обеспечивает заряд конденсаторов через нагрузку. Зто ведет к уп 51275704 рощению выполнения конденсаторно-диодных цепочек и автоматическому выравниванию напряжения на каждсм конИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано вкачестве вторичного источника электропитания радиоэлектронной аппаратуры,Цель изобретения . - упрощение и повышение КПД устройства.На фиг.1 представлена структурнаясхема устройства для выпрямления напряжения переменного тока; на фиг.24 - электрические схемы конденсаторно-диодных цепей; на фиг.5 - электрическая схема устройства для выпрямления напряжения переменного тока,Один. входной вывод для подключения источника напряжения переменноготока соединен с анодом диода 1 и катодом диода 2, а другой входной вывод - с катодом диода 3 и анодом диода 4 выпрямительного моста (фиг.).Катод диода 1 соединен с анодом запираемого тиристора 5, катод диода 4с анодом запираемого тиристора 6, акатоды тиристоров 5 и 6 подсоединенык выходной плюсовой шине, не соединенной с корпусом. Аноды диодов 2 и3 соединены с общей минусовой выходной шиной (первым выходным выводом).Рассмотрим соединение только верхнего плеча моста (указывая в скобкахэлементы нижнего плеча моста), таккак верхнее и нижнее плечи моста подключены одинаково.В конденсаторно-диодной цепи 7 (8)(фиг,5) конденсатор 9 (10) подключенк катоду диода 1 (4), другой выходконденсатора 9 (10) соединен с катодом разрядного диода 11 (12) и анодом зарядного диода 13 (14), анод диода 11 (12) подсоединен к общей минусовой выходной шине питания.В конденсаторно-диодной цепи 15(16) конденсатор 17 (18) соединен скатодом диода 13 (14) предыдущей цепи, анодом разрядного диода 19 (20),подсоединенного катодом к диоду 1(14) моста, другой вывод конденсатоденсаторе до необходимого значения, Этим обеспечивается достижение поставленной цели. 1 з.п. ф-лы. 5 ил. 2ра 17 (18) соединен с анодом зарядного диода 21 (22) и катодом разрядногодиода 23 (24), подсоединенного анодомк общей минусовой выходной шине пита 5 ния.В конденсаторно-диодной цепи 25(26) конденсатор 27 (28) соединен скатодом диода 21 (22) предыдущей це 1 Опи, анодом разрядного диода 29 (30)Фподсоединенного катодом к диоду 1 (4)моста, другой вывод конденсатора 27(28) соединен с катодом разрядногодиода 31 (32), подсоединенного анодом к общей минусовой шине питания,5и анодом зарядного диода 33 (34), подсоединенного катодом к плюсовой шинепитания,Управляющий электрод запираемоготиристора 5 (6) подключен через два20встречно включенных стабилитрона 35(36) и 37 (38) к его катоду и черезпоследовательно включенные ограничивающий резистор 39 (40) и конденса 25тор 41 (42) к катоду диода 3 (2) мостаУстройство работает следующим образом.Согласно фиг.1 в положительный по 30лупериод напряжения переменного токавыпрямительные диоды 1 и 3 моста открыты, а диоды 2 и 4 закрыты. В этотмомент ключевой элемент (тиристор) 5,включенный последовательно с открытым диодом 1 моста, должен быть наоЗ 5 борот закрыт в течение всего полупериода, а ключевой элемент (тиристор)6, включенный последовательно с закрытым диодом 4 моста, должен быть наоборот открыт в течение, всего полупе 40 риода. Следовательно, в конденсаторно-диодной цепи 7 все конденсаторы(в том числе конденсатор на выходеустройства) соединены последовательно через зарядные диоды -и суммарное45 напряжение на них равно выпрямленному(с помощью диода 1) напряжению сети.В этот момент в конденсаторно-диод 1275ной цепи 8 все конденсаторы соединены параллельно через разрядные диоды и через открытый ключевой элемент (тиристор) б подключены также параллельно нагрузке, поддерживая ток в 5 ее цепи, так как они были заряжены в предыдущий полупериод напряжения переменного тока.При заряде конденсаторов любойконденсаторно-диодной цепи напряже ние на одном из них равноБдсийгде Б - напряжение на одном конденсаторе;Ц - выпрямленное напряжение сети;Б - напряжение на нагрузке;и - число конденсаторов цепи. ЮПрн разряде этих же конденсаторов напряжение на одном из них равноЦс ПнСледовательно, можно составить 25следующее равенство:Б - 11й И - и11 цоткуда находимт.е. например, напряжение на нагрузке при наличии одного конденсаторав конденсаторно-диодной цепи в двараза меньше выпрямленного напряжениясети (фиг.2), при наличии двух конденсаторов - в три раза меньше выпрямленного напряжения сети (фиг.3) 4 Ои при наличии трех конденсаторов - вчетыре раза меньше выпрямленного напряжения сети (фиг.4) и т.д.Устройство (фиг.5) работает следующим образом, 45В положительный полупериод переменного напряжения на входе устройства, когда диоды 1 и 3 моста открыты, тиристор 5 закрыт в течение всего полупериода, так как к его управляющему электроду через дифференцирующий конденсатор 41 и резистор 39,ограничивающий ток управляющего электрода, приложено отрицательное напряжение, которое ограничивается стабилитроном 35 до уровня, необходимого для запирания тиристора 5. Практически на управляющем электроде ти 704 4ристора 5 наблюдаются поочередно импульсы прямоугольной формы отрицательной и положительной полярностис длительностью, равной половине периода переменного напряжения, таккак напряжение стабилизации стабилитронов мало по сравнению с амплитудой переменного напряжения. Одиниз стабилитронов в каждый полупериод переменного напряжения включен впрямом направлении.В этот момент заряжается группапоследовательно соединенных конденсаторов 9, 17 и 27 по цепи: диод 1,конденсатор 9, диод 13, конденсатор17, диод 21, конденсатор 27, диод 23,сопротивление нагрузки и диод 3. Разрядные диоды 11, 19, 23, 31 и 29 закрыты, так как выпрямленное напряжение прикладывается к ним в обратномнаправлении.В этот же положительный полупериод переменного напряжения, когда диоды 2 и 4 моста закрыты, тиристор 6открыт в течение всего полупериода,так как к его управпяющему электроду через дифференцирующий конденсатор 42 и резистор 40, ограничивающий ток управляющего электрода, приложено положительное напряжение, которое ограничивается стабилитроном38 до уровня, необходимого для отпирания тиристора б.Поэтому через нагрузку проходитне только ток заряда конденсаторов9, 17 и 27, но и ток разряда группыпараллельно соединенных (через разрядные диоды 12, 20, 24, 30 и 32)конденсаторов 10, 18 и 28, заряженных в предыдущем полупериоде переменного напряжения, когда они были соединены последовательно. Зарядные диоды 14, 22 и 34 закрыты, так как напряжение на конденсаторах приложенок ним в обратном направлении.В следующий, отрицательный полупериод переменного напряжения на входе устройства наоборот диоды 1 и 3моста закрыты, а диоды 2 и 4 открыты, тиристор 5 открыт, а тиристор 6закрыт, В этот момент группа параллельно соединенных конденсаторов 9.21 и 27 разряжается на нагрузку, а группа последовательно соединенных конденсаторов 10, 18 и 28 заряжаются через нееТаким образом, устройство для выпрямления напряжения переменного тока3 12 И одновременно выпрямляет и делит переменное напряжение на любое заданное число раз, при этом содержит только два ключевых элемента. На выходе устройства имеем пониженный уровень пульсаций напряжения, так как энергия от источника питания потребляется в оба полупериода напряжения переменного тока. В устройстве не требуется конденсатор фильтра, шунтирую щий нагрузку постоянно, так как его функции попеременно выполняют конден саторы конденсаторно-диодных цепей плеч моста.15Формула изобретения 1. Устройство для выпрямления напряжения переменного тока, содержащее двухполупериодный мостовой выпрями тель, два ключевых элемента и две группы конденсаторно-диодных цепей с разрядными и зарядными диодами, соединенными по схеме деления напряжения, причем входная диагональ указан ного выпрямителя соединена с входными выводами для подключения источника питающего напряжения, общая точка соединения анодов диодов образует первый выходной вывод для подключения 30 04 6нагрузки, соединенный с корпусом, икатод каждого из двух других диодовчерез последовательно соединенный сним ключевой элемент соединен с вторым выходным выводом, не соединеннымс корпусом, каждая конденсаторно-диодная цепь включена между общей точкой соединения соответствующих диодаи ключевого элемента и первым выходным выводом, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью упрощения и повьппения КПД устройства, последний зарядный диод в каждой конденсаторно-диодной цепи соединен с вторым выходнымвыводом. 2. Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что каждый ключевой элемент выполнен в виде запираемого тиристора, анод которого подключен к катоду диода мостового выпрямителя, а катод - к второму выходному выводу и через два встречно включенных стабилитрона к управляющему электроду этого же тиристора, подключенному через последовательно соединенные конденсатор и ограничивающий резистор к входной цепи переменного тока, противоположной той, в которую включены указанные диод и тиристор.1275704 и аказ 6578/5 д. 4/5 изводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,Составитель Л.Устинкинактор Г.Гербер Техред А.Кравчук Тираж 631ИИПИ Государственного комитета С по делам изобретений и открытий 3035, Иосква, Ж, Раушская наб Корректор М,Иаксимишинец Подписное