Преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) g 4 Н 02 М 7/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. Ь»

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 416?426/24-07 (22) 16. 12,86 (46) 07.09.88. Бюл. М 33 (75) И.Г.Мурадов (53) 62 1.3 14.5 (088.8) (56) Додик С.Д. и др, Источники питания на полупроводниковых приборах.

М.: Советское радио, 1969, с.374-375, рис. 1Х.3 1Х.4.

Заявка ФРГ 11 2337960, кл. Н 02 М 7/10, 1975. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ (57) Изобретение относится к области электротехники и предназначено для электропитания высоковольтных нагрузок. Пель изобретения - расширение диапазона регулирования выходного напряжения при одновременном упроще нии и повышении надежности. Устройство включает диодно-конденсаторную схему умножения 2 на диодах 4, 11, 12, 13 и конденсаторах 3, 14, 15. Конденсатор 3 через тиристор 7 соединен с общим выводом. Диод 6 включен в обратном направлении параллельно тиристору 7. Между тиристором 7 и фазным входом включена последовательная цепочка из резистора 9 и конденсатора

10. Введение этой цепочки и выбор ее постоянной времени, равной или больше длительности четверти периода . входного напряжения, а также выбор величины тока этой цепочки равной или больше тока удержания тиристора 7 обеспечивают возможность расширения диапазона регулирования выходного напряжения за счет удерживания тиристора 7 в открытом состоянии. При этом исключается использование для такого режима работы тиристора 7 дополнительного мощного источника питания и формирователя широкого импульса. 2 ил.

1422330, Изобретение относится к области электротехники и предназначено для электропитания высоковольтных нагрузок, например для оптических квантовых генераторов.

Цель изобретения - расширение диапазона регулирования выходного напряжения при одновременном упрощении и повышении надежности устройства.

На фиг.1 представлена электрическая схема устройства; на фиг.2 — то же, вариант исполнения.

Преобразователь содержит источник

1 входного напряжения (например, сеть), 1 одйим выводом соединенный с общим .проводом (нулевой провод), а другим, фазным выводом (фаза сети) с умножителем 2 напряжения, включающим первый . конденсатор 3 и диод 4. К выходу умножителя 2 подключена нагрузка 5, а к конденсатору 3 подключены диод 6 и тиристор 7, соединенные встречно-параллельно (разновидность полууправляемого ключа). Управляющий вывод тиристора 7 соединен.с блоком 8 управления, на вход которого подано выходное напряжение, служащее сигналом для регулировки. Между фазным выходом (проводом) источника 1 и тйристором 7 включена цепочка из резистора 9 и конденсатора 10, соединенных последовательно. Умножитель 2 включает также диоды 11 - 13 и конденсаторы 14 и 15, соединенные с диодом 4 и конденсатором 3 по схеме умножения напряжения 35 (фиг.1). Устройство по фиг.2 отличается от устройства по фиг,1 тем, что диод 6 и тиристор 7 включены в обратной полярности и в нем применен дополнительный маломощный симметричный (либо с управлением"по аноду) тиристор 16. Это обеспечивает упрощение управления тиристором 7 и дальнейшее повьппение КПД цепи управления. Умножитель 2 может быть выполнен с любым 45 числом каскадов умножения напряжения.

Преобразователь работает следующим образом.

При запертом тиристоре 7. Умножитель формирует на выходе двойную амплитуду 50 входного напряжения. При открытом тиристоре 7 (когда поступают отпирающие импульсы с блока 8) умножитель формирует на выходе максимальное напряжение (при положительных полупериодах конденсатор 3 заряжается от сети через открытый тиристор 7, а при отрицательных полупериодах разряжается через диод 6, передавая энергию через умножитель в нагрузку), равное амплитуде входного, умноженного на число каскадов. Моментами включения и отключения тиристора 7 выходное напряжение можно регулировать в указанных пределах. При отсутствии цепочки из резистора 9 и конденсатора 10 и при наличии остаточного напряжения на конденсаторе 3 тиристор 7 может включиться в энергопередачу только после того, как текущнн значение амплитуды входного напряжения превысит на" пряжение на указанном конденсаторе (иначе ток через тирисхор не пойдет), что в предельном случае составляет максимальную амплитуду входного напряжения, которая располагается в середине полупериода. Это означает, что тиристор 7 должен быть отперт входным сигналом не менее четверти периода по времени, иначе умножитель не будет полностью регулируемым. Наличие дополнительной цепочки устраняет это требование к длительности им- пульса управления. При отрицательном полупериоде входного напряжения (Аиг.1) конденсатор 10 через резистор 9 и диод 6 заряжается от сети, а при положительном полупериоде это напряжение, суммированное с входным, прикладывается к тиристору 7, и тиристор 7, даже отпертый коротким входным импульсом (длительность которого может равняться лишь длительности отпирания тиристора, т.е. несколько микросекунд), далее остается отпертым, если ток через цепочку равен или больше тока удержания тиристора.

Время, в течение которого будет отперт тиристор, определяется постоянной времени этой цепочки и, если оно равно или больше четверти периода входного напряжения (для сети 5 мс), умножитель становится полностью регулируемым.

Таким образом, благодаря дополнительной цепочке длительность импульсов, сформированных блоком 8, в данном случае может быть равна нескольким микросекундам вместо миллисекунд, что значительно снижает необходимую мощность цепи управления, т.е. ведет ,к повьппению ее КПД.

Тиристор 7 (фиг.1) регулирует заряд конденсатора 3, разряд которого обусловлен диодом 6 и неуправляем. В режиме стабилизации выходного напряжения при достижении заданного уровня блок 8 управления прекращает подачу отпираю3 14223 щих импульсов на тиристор 7, причем это происходит во время рабочего полупериода при положительной фазе источника входного напряжения, и конденсатор 3 дозаряжается до конца этого полупериода (так как тнристор не мажет самостоятельно запереться), а в следующий отрицательный полупериод неизбежно передает энергию на выход, т.е. в худшем случае выходное напряжение может превысить заданное значение, обусловленное энергией этого конденсатора (эта энергия является шагом регулирования выходной энергии).

Кроме того, во время холостого хода, т.е. когда тиристор 7 заперт,, на нем падает суммарное напряжение конденсатора 10 и источника 1, а на диоде 4 еще и суммированное с остаточным напряжением ко. енсатора 3. В ряде случаев это может оказаться недопустимым. С целью уменьшения лишней энергии, передаваемой на выход, а также уменьшения напряжения на ключе 6,7 и диоде 4, а также с целью дальнейшего повышения КПД цепи управления может быть использована схема, приведенная на фиг ° 2. Она отличается от предыдущей изменением полярности ключа 6,7 и наличием дополнительного ма-

30 ломощного симметричного тиристора 16, Здесь диод 6 обуславливает заряд конденсатора 3, а тиристор 7 его разряд, т.е. передачу накопленной энергии в нагрузку, При положительном полуперио- 35 де на. фазном проводе, когда на выходе достигнуто заданное значение напряжения, тиристор 7 запирается и в следующий отрицательный полупериод уже не передает энергию конденсатора 40

3 в нагрузку, чем повышается стабильность напряжения нагрузки. Конденсатор 10 заряжается в обратной полярности по сравнению с предыдущим случаем ,и при отрицательном полупериоде раз- 4> ряжается через конденсатор 3 и диод .4 (так как емкость кондейсатора 3 на несколько порядков больше емкости конденсатора 10) . Таким образом, на за30

4. пертый тиристор 7 поступает напряжение однократной амплитуды, что вдвое облегчает его электрический режим.

Наличие маломощного тиристора позволяет значительно уменьшить мощность управляющего импульса, что ведет к дальнейшему повышению КПД цепи управления. Попутно повышается и КПД самого преобразователя, так как лишняя энергия конденсатора 3 сохраняется и передается в нагрузку при очередном рабочем цикле.

Применение предлагаемого устройства приводит к значительному снижению массы и габаритов по сравнению с известными устройствами на силовых трансформаторах, а также к повышению КПД и надежности всего устройства, т.е. к значительной экономии.

Формула изобретения

Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий входные выводы для подключения источника питания, выходные выводы для подключения нагрузки, выпрямитель, включенный между входными и выходными выводами и выполненный по вентильно-конденсаторной схеме умножения напряжения, тиристор, включенный между одним из входных выводов и входным конденсатором схемы умножения, и блок управления тиристором, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования выходного напряжения при одновременном упрощении и повышении надежности, дополнительно введена цепочка иэ последовательно соединенных резистора и конденсатора, включенная между другим входным фазным выводом и общей точкой соединения тиристора и конденсатора, причем постоянная времени цепочки равна или больше длительности четверти периода входного напряжения, а величина ее тока равна или больше тока удержания тиристора.

1422330

Составитель Л,Устинкина

Техред М.Ходанич Корректор Л.Пилипенко

Редактор Л.Зайцева

Заказ 4437/53

Полисное

Тираж 665

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

)13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4