SU1066002A1

SU1066002A1 - Voltage multiplier

Info

Publication number: SU1066002A1
Application number: SU823509695A
Authority: SU
Inventors: Александр Васильевич Алюшин; Михаил Васильевич Алюшин
Original assignee: Московский Ордена Трудового Красного Знамени Инженерно-Физический Институт
Priority date: 1982-11-10
Filing date: 1982-11-10
Publication date: 1984-01-07

Abstract

УМНОЖИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ, со держаг ий диодную цепочку, состо щую из М лиодов, соединенных последовательно в пр мом направлении, и две конденсаторные цепочки, состо щие ка ода из последовательно соединенных конденсаторов, причем свободный вывод первого конденсатора первой цепочки и обща точка соединени анодапервого диода диодной цепочки и свободного вывода первого кОнден сатора второй цепочки: образунгг входные выводы дл подключени источника питающего напр жени , к свободгному выводу последнего конденсатора первой цепочки подключена обща точка соединени .последней пары диодов указанной диодной цепочки, катод последнего диода которой соединен со свободным выводом последнего конденсатора второй цепочки, а к каждой из общих точек соединени остальных конденсаторов обеих цепочек подключена обща точка соединени одной из соответствующих остальных пар диодов указанной цепочки, о т л ичающийс тем, что, с целью повышени КПД, дополнительно введены М-2 диода, анод каждого из которых соединен с соответствуквдей общей точкой соединени двух смежных конденсаторов одной из конденйаторных (/) цепочек, а катоды всех дополнительных диодов объединены и их обща точка соединени подключена к катоду последнего диода указанной диодв ной цепочки и образует один из выходных выводов, причем другой выходной вывод образован свободным выводом первого конденсатора:первой цепочки. 35 э э эA MULTIPLIENCY VOLTAGE, containing a diode circuit consisting of M diodes connected in series in the forward direction, and two capacitor circuits consisting of a channel of series-connected capacitors, with the free connection of the first capacitor of the first chain and the common connection of the anode-first diode the chains and the free output of the first index path of the second chain: the formation of the input terminals for connecting the source of supply voltage to the free output of the last capacitor of the first chain and a common connection point is connected to the last pair of diodes of the indicated diode chain, the cathode of the last diode of which is connected to the free output of the last capacitor of the second chain, and a common connection point of one of the corresponding remaining pairs of diodes of the specified chain is connected to each of the common connection points of the remaining capacitors of both chains, About that, in order to increase the efficiency, an M-2 diode is additionally introduced, the anode of each of which is connected to the corresponding common connection point of two adjacent co The capacitors of one of the capacitor (/) chains, and the cathodes of all additional diodes are combined and their common junction point is connected to the cathode of the last diode of the indicated diode circuit and forms one of the output pins, the other output punch being formed by the free output of the first capacitor: the first chain. 35 uh uh

Description

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано при построении устройств преобразовани переменного напр жени в посто нное , устройств умножени напр жени .The invention relates to electrical engineering and can be used in the construction of devices for converting alternating voltage into constant voltage multiplying devices.

Известен умножитель напр жени , йодержардай последовательно включенные диоды, причем катод каждого диода кроме последнего, соединен с анодом последующего, а также две группы конденсаторов, кажда из которых имеет общие электрод. Четные Ы нечетные катоды всех диодов соединены со свободными, электродами соответственно первой и второй груйп конденсаторов .A known voltage multiplier, a diode-containing diodes connected in series, the cathode of each diode except the last, is connected to the next anode and also two groups of capacitors, each of which has a common electrode. Even ns odd cathodes of all diodes are connected to free electrodes, respectively, of the first and second capacitors.

Устройство характеризуетс низким коэффициентом полезного действи (кпд), особенно при работе на периодически разр жаемую емкость, что обусловлено высоким выходным qonpoтивлени;ем умножител , а также больиим пороговым напр жением включени последовательно включенных диодов.The device is characterized by a low efficiency factor (efficiency), especially when operating on a periodically discharged capacitance, which is due to the high output q-capacity, using a multiplier, as well as a high threshold voltage for switching on of series-connected diodes.

Прототипом да ного изобретени вл етс умножитель напр жени , содержапщи диодную цепочку, состо щую из М диодов, соединенных последовавательно в пр мом направлении, и две конденсаторные цепочки, состо щие кажда из последовательно соединенных конденсаторов, причем свободный вывод первого конденсатора первой цепочки и обща точка соединени анода первого диода диодной цепочки и свободного вывода первого конденсатора второй/цепочки образуют входные выводы дл подключени источника питающего напр жени . К свободному выводу последнего конденсатора первой цепочки подключена обща точка соединени последней пары диодов указанной диоДной цепочки, катод последнего диода которой соединен со свободным выводом последнего конденсатора второй цепочки, а к каждой из об1чих точек соединени остальных конденсаторов обеих цепочек подключена обща точка соединени одной из соответствующих остальных пар диодов указанной цепочки 2j .The prototype of this invention is a voltage multiplier, containing a diode circuit consisting of M diodes sequentially connected in the forward direction, and two capacitor circuits, each consisting of series-connected capacitors, with the free output of the first capacitor of the first chain and a common point The anode connections of the first diode of the diode circuit and the free output of the first second / capacitor form the input terminals for connecting the power supply source. A common connection point of the last diode pair of the indicated diode chain is connected to the free output of the last capacitor of the first chain, the cathode of the last diode of which is connected to the free output of the last capacitor of the second chain, and to each of the common connection points of the remaining capacitors of both chains there is a common connection point of one of the corresponding pairs of diodes of the specified chain 2j.

Данное устройство характеризуетс низким КПД, особенно при работе на периодически разр жаемую емкость что обусловлено высоким выходным сопротивлением , а также большим порогозвым напр жением включени последовательно включенных диодов, которые увеличиваютс с увеличением коэффициента умножени .This device is characterized by low efficiency, especially when operating on a periodically discharged capacitance due to high output impedance, as well as a high switching voltage of series-connected diodes, which increase with increasing multiplication factor.

Цель изобретени - повышение коэффициента полезного действи устройства .The purpose of the invention is to increase the efficiency of the device.

Поставленна цель достигаетс тем, что в умножитель напр жени , содержащий диодную цепочку, состо щуюThe goal is achieved by the fact that a voltage multiplier containing a diode circuit consisting

из М диодов, соединенных последовательно в пр мом направлении, и две . конденсаторные цепочки, состо щие кажда из последовательно соединенных конденсаторов, причем свободный 5 вывод первого конденсатора первой цепочки и обща точка соединени анода первого диода диодной цепочки и свободного вывода первого конденсатора второй цепочки образуют вход10 ные выводы.дл подключени источни-. ка питающего напр жени , к свободному выводу последнего конденсатора первой цепочки подключена обща точка соединени последней пары диодовof M diodes connected in series in the forward direction, and two. capacitor circuits, each consisting of series-connected capacitors, with the free 5 terminal of the first capacitor of the first chain and the common connection point of the anode of the first diode of the diode chain and the free terminal of the first capacitor of the second chain form the input 10 pins for connecting the source. the supply voltage to the free output of the last capacitor of the first chain is connected to the common junction point of the last pair of diodes

5 указанной диодной цепочки, катод последнего диода которой соединен kjo свободным выводом последнего конденсатора второй цепочки, а к каждой из общих точек соединени ос0 тальных конденсаторов обеих цепочек подключена обща точка- соединени одной из соот5ветствующих Остальных пар диодов указанной цепочки, ,введены М-2 диода, анод каждого из кото25 рых соединен с соответствующей общей точкой соединени двух смежных конденсаторов ОДНОЙ из конденсаторных цепочек, а катоды всех дополнительных диодов объединены и их обща 5 of the indicated diode chain, the cathode of the last diode of which is connected by the kjo free output of the last capacitor of the second chain, and a common point is connected to each of the common connection points of the remaining capacitors of both chains, the M-2 diode is inserted , the anode of each of which is connected to the corresponding common point of connection of two adjacent capacitors ONE of the capacitor circuits, and the cathodes of all additional diodes are combined and their common

Q точка соединени подключена к катоду последнего диода указанной диодной цепочки и образует один из выходных выводов, причем другой выходной вывод образован свободным выводом первого конденсатора первой цеThe Q connection point is connected to the cathode of the last diode of the indicated diode chain and forms one of the output pins, with the other output pivot being formed by the free output of the first capacitor of the first circuit.

почки.the kidneys.

На чертеже представлена принципиальна схема умножител напр жени .The drawing is a schematic of a voltage multiplier circuit.

-. Схема содержит входные выводы 1 и 2, выходные выводы 3 и 4, к которым подключена нагрузка 5 и три цепочки , одна из которых состоит из М последовательно соединенных диодов 6, а две другие - емкостные цепочки, состо цие Одна из последовательно соединенных конденсаторов 7, а друга из последовательно соединенных конденсаторов в. Первый конденсатор 7 первой цепочки сврбодньм выводом подключен к входному выводу 1 и к выходному выводу 4. Свободный вывод первого 1сонденсатора 8 вторюй конденсаторной цепочки и анод-. The circuit contains input pins 1 and 2, output pins 3 and 4, to which a load of 5 and three chains are connected, one of which consists of M series-connected diodes 6, and the other two are capacitive chains, one of the series-connected capacitors 7, and a friend of series-connected capacitors in. The first capacitor 7 of the first chain with its own free output terminal is connected to the input terminal 1 and to the output terminal 4. Free output of the first 1 capacitor 8 of the second capacitor chain and the anode

5 первого диода б диодной цепочки подключены к входному выводу 2. Дополнительные диоды 9 анодами подключены к соответствуювдим общим точкам соединени смежных конденсаторов5 of the first diode b of the diode circuit are connected to the input terminal 2. Additional diodes 9 anodes are connected to the corresponding common connection points of adjacent capacitors

0 конденсаторных Цепочек, а их катоды объединены и подключены к выходному выводу 3 и к катоду последнего диода диодной цепочки. Конденсаторы 70 capacitor circuits, and their cathodes are combined and connected to the output terminal 3 and to the cathode of the last diode of the diode circuit. Capacitors 7

и 8 предназначены дл хранени зар 5 да при умножении напр жени . Последрвательно включенные диоды 6 предназначены дл зар да конденсаторов при подключени источника переменного напр жени к входным выводам 1 и. 2. ОС полнительные диоды 9 обеспечивают зар д ем1сости.нагрузки 5, мину цепочку последовательно включенных диодов 6.and 8 are intended for storing the charge of 5 yes when multiplying the voltage. The diodes 6 are sequentially connected to charge the capacitors when the alternating voltage source is connected to the input terminals 1 and. 2. OS Additional diodes 9 provide charge for capacitance. Load 5, mine a chain of series-connected diodes 6.

Умножитель напр жени работает следующим образом.The voltage multiplier works as follows.

- В начальном состо нии на емкости нагрузки 5 нулевой потенциал. При подаче на входы 1 и 2 переменного напр жени амплитудой и будет происходить зар дка емкости нагрузки 5 При этом,,при Up О будут открыты netJJBKtft дибй б диодной цепочки и первый дополнительный диод 9, подклюHeHHijtfi к общей точке соепинени первых смежных конденсаторов 7 первой Ц рндеисаторной цепочки, и в : О второй диод 6 диодной цепочки и дополнсительный диод 9, соединенный ; аноде с ЛатодЬм указанного диода 6 Выходное роп отивлёние умножител и пороговое напр жение включени диодов в этом случае будет опредёг л т&с сопротивлением и напр жениeiM Отпирани дэух диодов.- In the initial state on the load capacitor 5, the potential is zero. When applied to the inputs 1 and 2 of the alternating voltage amplitude and the load capacitance 5 will be charged. At this, netJJBKtft diby b diode circuit and the first additional diode 9, connecting the HEHHijtfi to the common contact point of the first adjacent capacitors 7 of the first Ts rdator circuit, and in: About the second diode 6 diode circuit and an additional diode 9, connected; an anode with a LathoVm of the indicated diode 6 The output multiplier of the multiplier and the threshold diode turn-on voltage in this case will be determined with resistance and voltage Unimpere diodes.

При эгок все остальные диоды будут находитьс в закралтом состо нии , так как напр жение на них бу-г дет tteHbtoe напрйжени отпирани . Закрытые диода схемы преп тствует эарддке:конденсаторов, кроме первых 7 и 8 что приводит к тому, что в предлагаем Фшожителе s этсм случае работает только перва ступень с коэффициентом умк1ожен рай ,ным единице.In case of any other diodes, all other diodes will be in the entrapped state, since the voltage on them will be determined by the tteHbtoe voltage unlocked. The closed diode of the circuit prevents the hard disk: capacitors, except for the first 7 and 8, which leads to the fact that in the proposed Fshozhitele s etsm case, only the first stage with a ratio of 1 is working.

Таким образом, при напр жени на емкости нагрузки 5 меньшем, чем и(ид - порог включени диодов), умножитель производит зар дку этой емкости напр жением .2ип с выходным сопротивлением 2R (R - сопротивление пр мо смещенного диода).Thus, when the voltage on the load capacitor 5 is less than and (id is the turn-on threshold of the diodes), the multiplier charges this capacitance with a voltage of .2ip with an output impedance of 2R (R is the resistance of the forward biased diode).

При увеличении напр жени на емкости нагрузки 5 до , диод 9 закрываетс .When the voltage on the load capacitance 5 increases, the diode 9 closes.

00

Теперь при Up у О рткЁ лваютс ; третий диод 6 диодной цепочки и со- . единенный с его катодом сорт)аетствуйвдий дополнительный диод 9; а при UQ .0 открываютс второй диод 6 Now, with Up, O rkkЁ lvayuts; third diode 6 diode circuit and co. a single type united with its cathode; an additional diode 9; and at uq .0 the second diode 6 is opened

5 диодной цепочки и;соединённый с его катодом соответствующий дополнитель . ный диод 9. ; : ;; - ..- ,. ; .- .; .5 diode chain and; the corresponding supplement connected to its cathode. Ny diode 9.; : ;; - ..-. ; .-.; .

В этом случае при зар д на первом конденсаторе 8 О, а. при Ue « О зар д на первом конденсатореIn this case, when the charge on the first capacitor is 8 O, a. at Ue "O charge on the first capacitor

00

7 0. : :,-. . . -: .. :.:..;/.;-...Процесс зар да емкости иагруз си 5 в этом случае аналогичен рассмотренному за исключением того, что емкость будет зар жатьс от напр же5 ни 2u -3Ujj, SL выходное сопротивление умножител составл ет Зй.7 0.::,, -. . . -: ..:.: ..; /.; -... The process of charging the capacity and the load si 5 in this case is similar to the considered one, except that the capacity will be charged from a voltage of 5 nor 2u -3Ujj, SL the output multiplier of the multiplier is zy.

Аналогично при изменении напр жени на конденсаторе нагрузки 5s Similarly, when the voltage on the capacitor load 5s changes

0 интервале от nUg-{n4-i)Ufj до (n+l) (n-b2)u выходное сопротивление устройства составл ет соответственно (п+2)R . При этом диоды более высоких ступеней будут закрыты.0 range from nUg- {n4-i) Ufj to (n + l) (n-b2) u the output impedance of the device is respectively (n + 2) R. In this case, the diodes of higher stages will be closed.

5five

Максимальное напр жение до ко .торого зар дитс емкость нагрузки 5, составл ет М (,,) где М - число диодов в диодной цепочке.The maximum voltage up to the second charge is the load capacitance 5, is M (,,) where M is the number of diodes in the diode circuit.

Claims

VOLTAGE MULTIPLIERRES, comprising a diode circuit, consisting of M diodes connected in series in the forward direction, and two capacitor chains, each of which are series-connected capacitors, with a free 'output' of the first capacitor of the first circuit and a common connection point of the anode of the first diode of the diode circuit and a free the output of the first capacitor of the second chain form the input terminals for connecting the power supply source to the free terminal of the last capacitor of the first chain the common point of connection of the last pair of diodes of the indicated diode circuit, the cathode of the last diode of which is connected to the free terminal of the last capacitor of the second chain, and the common point of connection of one of the corresponding other pairs of diodes of the specified chain is connected to each The reason is that, in order to increase the efficiency, M-2 diodes are additionally introduced, the anode of each of which is connected to the corresponding common point of connection of two adjacent capacitors chains of the second capacitor and the cathodes of all additional diodes are combined and their common connection point of the last diode connected to the cathode of said diode chain and forms one of the output terminals, and another output terminal is formed by the free terminal of the first kondensatora''pervoy chain.

>