RU2486657C1

RU2486657C1 - Voltage-range multiplier

Info

Publication number: RU2486657C1
Application number: RU2012110887/07A
Authority: RU
Inventors: Юрий Васильевич Ефимов; Владимир Степанович Ефремов
Priority date: 2012-03-22
Filing date: 2012-03-22
Publication date: 2013-06-27

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: device consists of capacitors and diodes connected in ladder circuit. Groups of paralleled capacitors with the same capacitance are connected in parallel to all capacitors except for the capacitor connected to the output terminal. Number of capacitors in each group is increased in direction from the output terminal to the input one according to the law of arithmetical progression.

EFFECT: increase of load power.

1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам преобразования напряжения, и может быть использовано для питания различных устройств, где требуется высокое напряжение.The invention relates to electrical engineering, in particular to voltage conversion devices, and can be used to power various devices where high voltage is required.

Известны устройства умножения напряжения, содержащие емкостно-диодные преобразователи, содержащие входной источник постоянного напряжения, емкостно-диодный преобразователь напряжения и нагрузку (SU 1725341 C1, 1992, RU 35598 U1, 2007 и др.)Known voltage multiplication devices containing capacitive-diode converters containing an input DC voltage source, a capacitive-diode voltage converter and a load (SU 1725341 C1, 1992, RU 35598 U1, 2007, etc.)

Недостатком данных устройств является невозможность получения в нагрузке большой мощности.The disadvantage of these devices is the inability to obtain high power in the load.

Наиболее близким к заявленному устройству является умножитель напряжения, содержащий узел преобразования напряжения с резисторами, диодами, конденсаторами и трансформатором, узел излучения импульсов с радиальными электродами, умножитель напряжения и узел питания, отличающийся тем, что узел преобразования напряжения выполнен со связанным с узлом питания выпрямительным мостом, на выходе последнего смонтирован сглаживающий конденсатор, узел излучения импульсов имеет последовательно попарно установленные резисторы и параллельно смонтированные конденсаторы, соединенные между собой денисторы, обмотку трансформатора и переключателя с резисторами, умножитель напряжения имеет восемь ступеней умножения, а радиальные электроды узла излучения импульсов снабжены приспособлением разнонаправленного перемещения заряженных ионов (RU 35598 U1, 2007).Closest to the claimed device is a voltage multiplier containing a voltage conversion unit with resistors, diodes, capacitors and a transformer, a pulse emission unit with radial electrodes, a voltage multiplier and a power unit, characterized in that the voltage conversion unit is configured with a rectifier bridge connected to the power unit , at the output of the latter, a smoothing capacitor is mounted, the pulse emission unit has resistors in series in pairs and parallel to the tinted capacitors, interconnected denistors, the transformer winding and the switch with resistors, the voltage multiplier has eight stages of multiplication, and the radial electrodes of the pulse emission unit are equipped with a device for multidirectional movement of charged ions (RU 35598 U1, 2007).

Недостатком данного устройства является невозможность получения большой мощности в нагрузке.The disadvantage of this device is the inability to obtain high power in the load.

Технический результат - обеспечение увеличения мощности в нагрузке.The technical result is the provision of an increase in power in the load.

Для достижения указанного технического результата предлагается умножитель напряжения, состоящий из конденсаторов и диодов, включенных по лестничной схеме, при этом параллельно всем конденсаторам, кроме подключенного к выходной клемме, подключают группы параллельно соединенных конденсаторов с одинаковой емкостью, причем количество конденсаторов в каждой группе увеличивается по направлению от выходной клеммы к входной по закону арифметической прогрессии.To achieve this technical result, a voltage multiplier is proposed, consisting of capacitors and diodes connected in a ladder circuit, while in parallel with all capacitors, except connected to the output terminal, groups of parallel-connected capacitors with the same capacitance are connected, and the number of capacitors in each group increases in the direction from the output terminal to the input according to the law of arithmetic progression.

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема умножителя напряжения.Figure 1 presents the structural electrical circuit of the voltage multiplier.

Умножитель напряжения содержит конденсаторы 2 и диоды 1, группы параллельно соединенных конденсаторов 3.The voltage multiplier contains capacitors 2 and diodes 1, a group of parallel-connected capacitors 3.

Умножитель напряжения работает следующим образомThe voltage multiplier works as follows

Импульсами входного тока, имеющими какое-то напряжение U, зависящее от степени заряда конденсаторов умножителя, при одной полярности этих импульсов заряжается одна половина конденсаторов, а током нагрузки разряжается другая половина конденсаторов. При смене полярности питающего тока заряжается уже другая половина конденсаторов, которая разряжалась при первой полярности, а разряжается та, которая заряжалась. Через группы конденсаторов, включенных между диодами по лестничной схеме, протекают разные зарядно-разрядные токи. Непосредственно из схемы видно, что через группу конденсаторов, подключенных к входу, протекают токи, заряжающие и эти конденсаторы, и все последующие. Через группу конденсаторов, включенных дальше от входа, протекают токи, заряжающие меньшее количество конденсаторов. При этом через группу конденсаторов, подключенных к выходной клемме, протекают зарядно-разрядные токи, равные току нагрузки. Через каждый конденсатор протекает ток, равный I_c=I_н. Во второй от выхода группе конденсаторов протекают зарядно-разрядные токи, равные двум токам нагрузки. Но и число параллельно включенных конденсаторов в этой группе вдвое больше. Через каждый конденсатор протекает ток, равный опять I_c=I_н. Входной ток умножителя больше тока нагрузки в n раз. Но и число параллельно включенных конденсаторов в этой группе больше, чем на выходе в n раз. Через каждый конденсатор протекает ток, опять равный I_c=I_н. Таким образом, в схеме обеспечивается одинаковая плотность токов через все конденсаторы, равенство тепловых потерь в них и равные условия охлаждения конденсаторов, имеющих одинаковые поверхности. Этим обеспечивается максимальное повышение нагрузочной способности умножителя.With input current pulses having some voltage U, depending on the degree of charge of the multiplier capacitors, at one polarity of these pulses one half of the capacitors is charged, and the other half of the capacitors is discharged by the load current. When the polarity of the supply current is changed, the other half of the capacitors is already charged, which was discharged at the first polarity, and the one that was charged is discharged. Different groups of charge-discharge currents flow through groups of capacitors connected between the diodes according to a ladder scheme. It can be seen directly from the circuit that currents flow through the group of capacitors connected to the input, charging both these capacitors and all subsequent ones. Through a group of capacitors connected further from the input, currents flow, charging a smaller number of capacitors. In this case, charge-discharge currents equal to the load current flow through a group of capacitors connected to the output terminal. A current equal to I _c = I _n flows through each capacitor. In the second group of capacitors from the output, charge-discharge currents equal to two load currents flow. But the number of parallel-connected capacitors in this group is twice as large. A current flows again through each capacitor, again equal to I _c = I _n . The input current of the multiplier is n times greater than the load current. But the number of parallel-connected capacitors in this group is also greater than the output by a factor of n. A current flows through each capacitor, again equal to I _c = I _n . Thus, the circuit provides the same current density across all capacitors, equal heat losses in them and equal cooling conditions for capacitors having the same surface. This ensures the maximum increase in the load capacity of the multiplier.

Claims

A voltage multiplier, consisting of capacitors and diodes connected in a ladder circuit, characterized in that in parallel with all capacitors, except connected to the output terminal, groups of parallel-connected capacitors with the same capacitance are connected, and the number of capacitors in each group increases in the direction from the output terminal to input according to the law of arithmetic progression.