SU1073857A1 - D.c.voltage converter - Google Patents

D.c.voltage converter Download PDF

Info

Publication number
SU1073857A1
SU1073857A1 SU823447278A SU3447278A SU1073857A1 SU 1073857 A1 SU1073857 A1 SU 1073857A1 SU 823447278 A SU823447278 A SU 823447278A SU 3447278 A SU3447278 A SU 3447278A SU 1073857 A1 SU1073857 A1 SU 1073857A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
input
cell
output
capacitor
cells
Prior art date
Application number
SU823447278A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Григорьевич Мурадов
Original Assignee
Институт Физических Исследований Ан Армсср
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт Физических Исследований Ан Армсср filed Critical Институт Физических Исследований Ан Армсср
Priority to SU823447278A priority Critical patent/SU1073857A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1073857A1 publication Critical patent/SU1073857A1/en

Links

Landscapes

  • Rectifiers (AREA)

Abstract

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ,содержащий п последовательно соединенных конденсаторно-вентильных  чеек удвоени  напр жени , в каждой из которых между входными выводами включена цепочка из согласнопоследовательно соединенных разр д .ного и зар дного ключей, к точке соединени  которых подключен первый вывод конденсатора,второй вывод которого через диод св зан с первыми входными и выходными выводами  чейки, а вторые входной и выходной выводы  чейки объединены, и блок управлени  ключами, о т л и ч а ющ и и с   тем, что, с целью уменьшени  массы и габаритов и повышени  КПД, указанный диод включен между первыми вхЬдным и выходным выводами  чейки, второй вывод конденсатора соединен непосредственно- с первым выходным выводом  чейки, а блок управлени  ключами содержит делитель частоты с N-1 выходами, причем вход делител  час -оты соединен с входом ключей первой  чейки, а выходы делител  частоты соединены с входами ключей соответствующих последующих  чеек. t : X) :л CONSTANT VOLTAGE CONVERTER containing n series-connected capacitor-valve cells of voltage doubling, each of which between the input terminals includes a chain of consistently connected discharge and charge switches, the second terminal of which is connected to the connection point, the diode is connected to the first input and output pins of the cell, and the second input and output pins of the cell are combined, and the key management unit, which also includes Reducing the mass and dimensions and increasing the efficiency, the diode is connected between the first input and output cell terminals, the second capacitor terminal is connected directly to the first output cell terminal, and the key management unit contains a frequency divider with N-1 outputs, and the clock divider input is They are connected to the input of the keys of the first cell, and the outputs of the frequency divider are connected to the inputs of the keys of the corresponding subsequent cells. t: x): l

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитани  маломощно аппаратуры дл  преобразовани  низкого посто нного напр жени  в высокое.The invention relates to electrical engineering and can be used in secondary power sources of low power equipment for converting low DC to high voltage.

Известен вентильно-конденсаторны умножитель посто нного напр жени , содержащий цепочку из согласнопоследовательно соединенных разр дного и зар дного ключа, подключенную между входными выводами, и цепочку из двух согласно-последователно соединенных диодов, включенную между входным и выходным Выводом, и два конденсатора, один из которых включен между точкой соединени  ключей и точкой соединени  диодов, а другой между выходньми выводами CiJ.A valve-capacitor DC voltage multiplier is known, containing a chain of matched successively connected discharge and charge switches connected between the input terminals, and a chain of two consistently connected diodes connected between the input and output terminals, and two capacitors, one of which is connected between the point of connection of the keys and the point of connection of the diodes, and the other between the output pins CiJ.

Данный преобразователь лишь удваивает напр жение. Дл  умножени  напр жени  более чем вдвое примен етс  последовательное (каскадное ) соединение таких удвоителей напр жени .This converter only doubles the voltage. A series (cascade) connection of such voltage doublers is used to multiply the voltage more than twice.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  преобразователь посто нного напр жени , содержащий N последовательно соединенных конденсаторно-вентильных  чеек удвоени  напр жени , в каждой из которых между входными выводами включена цепочка из последовательно-согласно соединенных разр дного и зар дного ключей, к точке соединени  которых подключен первый вывод первого конденсатора, второй вывод которого подключен к точке согласно-последовательного соединени  двух диодов, включенных между входньви и выходнь м выводом  чейки, а параллельно выходу каждой  чейки включен второй конденсатор 2 .The closest in technical essence to the present invention is a constant voltage converter containing N series-connected voltage doubled capacitor-cell cells, each of which has a chain of serially connected discharge and charge switches connected to the input terminals the connections of which are connected to the first output of the first capacitor, the second output of which is connected to the point of the sequential connection of two diodes connected between the input and output The output of the cell, and parallel to the output of each cell, the second capacitor 2 is turned on.

Наличие двух конденсаторов и двух диодов в каждой  чейке увеличивает массу и габариты преоб азовател  и снижает его КПД.The presence of two capacitors and two diodes in each cell increases the mass and size of the transducer and reduces its efficiency.

Цель изобретени  - уменьшение массы и габаритов и повьвиение КПД.The purpose of the invention is to reduce the weight and size and improve efficiency.

Цель достигаетс  тем, что в преобразователе посто нного напр жени , содержащем N последовательно соединенных конденсаторно-вентильных  чеек удвоени  напр жени , в каждой из которых между входными выводами включена цепочка из согласно-последовательно соединенных разр дного и зар дного ключей, к точке соединени  которых подключен первый вывод конденсатора, второй вывод которого через диод св зан с первыми входным и выходным выводами  чейки, а вторые входной и выходной выводы  чейки объединены, и блок управлени  ключами, указанный диод включен между первымиThe goal is achieved by the fact that in a constant voltage converter, containing N series-connected capacitor-valve double voltage cells, each of which between the input terminals includes a chain of correspondingly-serially connected discharge and charge switches, to the junction of which the first terminal of the capacitor, the second terminal of which is connected via a diode to the first input and output terminals of the cell, and the second input and output terminals of the cell are combined, and the key management unit indicated Iodine is connected between the first

входным и выходным выводами  чейки , второй вывод конденсатора соединен непосредственно с первым выходным выводом  чейки, а блок управлени  ключами содержит делитель частоты с N-1 выходами,the input and output terminals of the cell, the second terminal of the capacitor is connected directly to the first output terminal of the cell, and the key management unit contains a frequency divider with N-1 outputs,

причем вход делител  частоты соеди-i нен с входом ключей первой  чейки, а выходы делител  частоты соединены с входами ключей соответствую0 щих последующих  чеек.moreover, the input of the frequency divider is connected to the input of the keys of the first cell, and the outputs of the frequency divider are connected to the inputs of the keys of the corresponding subsequent cells.

На фиг. 1 показана принципиальна  схема преобразовател  на фиг. 2 - диаграммы напр жений.FIG. 1 is a schematic diagram of the converter in FIG. 2 - voltage diagrams.

Преобразователь (фиг. 1) подклю5 чен со стороны входа к источнику питани  1 и содержит N конденсаторно-вентильных  чеек удвоени  напр жени  2.1-2.N, соединенных между собой последовательно, т.е. веаход 0 одной включен на вход другой. Кажда   чейка имеет первый входной вывод 3, первый выходной вывод 4 и объединенные второй входной и выходной выводы 5. Между выводами 3 5 и 5 включены согласно-последовательно соединенные ключи (транзисторы, а между выводами 3 и 4 - диод. Вход ключей соединен с выводом 6. На выходе преобразовател  включен ди0 од 7 и нагрузка, шунтированна  фильтрующим конденсатором 8. Блок управлени  содержит задающий генератор 9 и делитель частоты 10, причем вход делител  частоты и вход с ключа первой  чейки соединен с выходом задающего генератора, а выходы делител  частоты - с входами ключей соответствующих  чеек, при.этом между точкой соединени  ключей и выводом 4 каждой  чейки включен соответству ющий конденсатор 11.The converter (Fig. 1) is connected on the input side to the power source 1 and contains N voltage doubled 2.1-2.N capacitor-valve cells connected in series, i.e. A single 0 input is connected to the other input. Each cell has the first input pin 3, the first output pin 4 and the combined second input and output pins 5. Between the pins 3 5 and 5 are connected in series-connected keys (transistors, and between the pins 3 and 4 - a diode. The input of the keys is connected to the output 6. At the output of the converter, diode 7 is switched on and the load is shunted by the filtering capacitor 8. The control unit contains the master oscillator 9 and the frequency divider 10, the input of the frequency divider and the input from the key of the first cell connected to the output of the master oscillator, and the outputs The frequency bodies are with the inputs of the keys of the corresponding cells, with this between the connection point of the keys and the output 4 of each cell, the corresponding capacitor 11 is turned on.

На фиг. 2 по горизонтали отложены интервалы времени i от tg до с шагом, равным полупериоду входного управл ющего сигнала. Сверху 5 вниз показаны эпюры напр жений в некоторых точках:FIG. 2 horizontally, the time intervals i from tg to the delay are set equal to the half-period of the input control signal. Top 5 down shows voltage plots at some points:

где напр жение на выходе задающего генератора 9, на входе ключа первой  чейки, на 0 входе делител  частотыwhere is the voltage at the output of the master oscillator 9, at the input of the key of the first cell, at the 0 input the frequency divider

..

Ug - напр жение на первом выходе делител  частоты, на входе ключа второй  чейки (f/2|; 5 напр жение на втором выходе делител  частоты, на входе ключа третьей  чейки (f/4); и - напр жение на третьем выходе делител  .частоты, на , входе ключа четвертой  чейки LL л«1 напр жени  на конденсаторах -ftN соответствующих  чеек, Оц- напр жение на нагрузке. Преобразователь работает следую5 щим образом.Ug is the voltage at the first output of the frequency divider, at the input of the second cell key (f / 2 |; 5 voltage at the second output of the frequency divider, at the input of the third cell key (f / 4); and - voltage at the third output of the divider. frequency, at the input of the key of the fourth cell, LL l "1 voltage on the capacitors -ftN of the corresponding cells, the voltage on the load. The converter operates as follows.

Примем, что каждый конденсатор либо полностью зар жаетс  от предыдущей  чейки, либо полностью разр жаетс  на последующие  чейки. Падени  напр жений на отпертых и .утечки запертых элементов не учиты-f ваютс .Let us assume that each capacitor is either fully charged from the previous cell, or completely discharged into subsequent cells. The drop in stresses on unlocked and leakage of locked elements is not taken into account.

Делитель частоты работает в режиме счета импульсов, т.е. начала периодов импульсов совпадают. Коэффициент делени  частоты равен 2. При нулевой амплитуде входного импульса ключ отперт и конденсатор зар жаетс  от предыдущих  чеек. При единичной амплитуде входного импульса ключ заперт, т.е. конденсатор соединен последовательно с предыдущей  чейкой и разр жаетс  на последующие  чейки.The frequency divider operates in the pulse counting mode, i.e. the beginning of the periods of impulses coincide. The frequency division factor is 2. At zero amplitude of the input pulse, the key is unlocked and the capacitor is charged from the previous cells. With a single amplitude of the input pulse, the key is locked, i.e. the capacitor is connected in series with the previous cell and discharged into subsequent cells.

В интервале времени t. (фиг. 2) все ключи отперты и конденсаторы всех  чеек зар жаютс  до напр жени  U.J источника питани . В момент t первый ключ запираетс , подключа  первый конденсатор последовательно с источником питани , и конденсатор последующих  чеек зар жаютс  до двойной амплитуды (2 по вертикали ). Конденсатор первой  чейки при этом разр жаетс . В момент t.первый ключ отперт, второй заперт, конденсатор первой  чейки зар жаетс  от источника питани , а конденсатор второй  чейки, соединенный последовательно с источником питани , разр жаетс  на конденсаторы последующих  чеек и конденсатор 8, зар жа  их до тройной амплитуды. В момент tj.4 ключ 1 первой  чейки вновь заперт и к энергопередаче последовательно подключаетс  конденсатор первой  чейки и совместно с источником питани  и конденсатором второй  чейки зар жает. ;. конденсатор 8 и конденсаторы третьей и четверто  чеек до четырехкратной амплитуды. В моментt -fl предыдущие циклы повтор ютс , но уже с подключением конденсатора третьей  чейки, при этомIn the time interval t. (Fig. 2) all keys are unlocked and the capacitors of all cells are charged before the voltage U.J of the power source. At time t, the first key is locked, connecting the first capacitor in series with the power supply, and the capacitor of the subsequent cells is charged to double amplitude (2 vertically). The first cell capacitor is thus discharged. At time t, the first switch is unlocked, the second is locked, the capacitor of the first cell is charged from the power source, and the capacitor of the second cell, connected in series with the power source, is discharged to the capacitors of the subsequent cells and the capacitor 8, charging them to triple amplitude. At time tj.4, the key 1 of the first cell is again locked and the capacitor of the first cell is connected in series to the power transmission and, together with the power source and the capacitor of the second cell, is charged. ;. the capacitor 8 and the capacitors of the third and fourth cells up to four times amplitude. At the moment t -fl, the previous cycles are repeated, but already with the connection of the capacitor of the third cell, while

конденсатор четвертой  чейки и конденсатор 8 ступен ми зар жаютс  до восьмикратной амплитуды. И, наконец , в момент д.4 подключаетс  конденсатор четвертой  чейки, зар жа  конденсатор 8 до 16-ти кратной амплитуды. В реальной схеме с учетом потерь остаточных напр жений На конденсаторах, а также в зависимости от соотношени  емкос0 тей зар ды растут монотонно и в установившемс  режиме эпюра напр  юний на конденсаторах выгл дит так, как показано пунктиром с несколько меньшей амплитудойthe fourth cell capacitor and the capacitor are charged in 8 steps to an eightfold amplitude. Finally, at time d.4, a fourth cell capacitor is connected, charging the capacitor 8 to 16 times amplitude. In a real scheme, taking into account residual voltage losses, the capacitors, as well as depending on the ratio of capacitances, increase in charge monotonously and, in the established diagram of the diagram, the voltage on the capacitors appears as indicated by a dotted line with a slightly smaller amplitude

5five

где ЕН напр жение на нагрузке/where is the voltage at the load /

Е.напр жение источника питани  1;E. Voltage Power Supply 1;

N - число  чеек удвоени  напр 0 жени  .N is the number of doubling cells.

При следующем периоде схема приходит в исходное состо ние и весь цикл повтор етс .In the next period, the circuit returns to its original state and the whole cycle repeats.

Дл  эффективной работы устройства For effective operation of the device

5 желательно, чтобы емкости конденсаторов уменьшались от первого каскада к последнему, а диоды первых каскадов имели как можно меньшее пр мое падение напр жени . Это 5, it is desirable that the capacitors' capacitances decrease from the first stage to the last, and the diodes of the first stages have the smallest possible voltage drop. it

0 требование распростран етс  и на другие типы подобных умножителей напр жени .The requirement applies to other types of such voltage multipliers.

Регулированием частоты генератора 9 можно регулировать мощность, By adjusting the frequency of the generator 9, you can adjust the power

5 отдаваемую в нагрузку. Коэффициент делени  частоты делител  может быть и иным, но не менее двух у соседних  чеек.5 given to the load. The division factor of the divider frequency may be different, but not less than two of the neighboring cells.

Уменьшение числа диодов и кон0 денсаторов позволило при современной элементной базе улучшить КПД и массогабаритные показатели на 20-50% в зависимости от числа  чеек. Особенно это ощущаетс  при низко5 вольтных первичных источниках питани , имеющих напр жение пор дка единиц вольт.A decrease in the number of diodes and capacitors made it possible with modern elemental base to improve the efficiency and weight and size parameters by 20-50%, depending on the number of cells. This is especially felt with low 5 volt primary power sources having a voltage in the order of a few volts.

Claims (1)

(54 1 ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ,содержащий и последовательно соединенных конденсаторно-вентильных ячеек удвоения напряжения, в каждой из которых между входными выводами включена цепочка из согласнопоследовательно соединенных разрядного и зарядного ключей, к точке соединения которых подключен первый вывод конденсатора,второй вывод которого через диод связан с первыми входными и выходными выводами ячейки, а вторые входной и выходной выводы ячейки объединены, и блок управления ключами, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов и повышения КПД, указанный диод включен между первыми входным и выходным выводами ячейки, второй вывод конденсатора соединен непосредственно с первым выходным выводом ячейки, а блок управления ключами содержит делитель частоты с N-1 выходами, причем вход делителя час оты соединен с входом ключей первой ячёйки, а выхо- § ды делителя частоты соединены с входами ключей соответствующих последующих ячеек.(54 1 DC-DC converter, containing both series-connected capacitor-valve voltage doubling cells, in each of which between the input terminals is connected a chain of successively connected discharge and charging keys, to the connection point of which the first output of the capacitor is connected, the second output of which is connected through a diode through a diode with the first input and output pins of the cell, and the second input and output pins of the cell are combined, and the key control unit, with the fact that, for the purpose of mind to reduce the weight and dimensions and increase the efficiency, the indicated diode is connected between the first input and output terminals of the cell, the second output of the capacitor is connected directly to the first output terminal of the cell, and the key control unit contains a frequency divider with N-1 outputs, and the input of the divider is connected to the key input of the first cell, and the outputs of the frequency divider are connected to the key inputs of the corresponding subsequent cells.
SU823447278A 1982-05-25 1982-05-25 D.c.voltage converter SU1073857A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823447278A SU1073857A1 (en) 1982-05-25 1982-05-25 D.c.voltage converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823447278A SU1073857A1 (en) 1982-05-25 1982-05-25 D.c.voltage converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1073857A1 true SU1073857A1 (en) 1984-02-15

Family

ID=21014817

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU823447278A SU1073857A1 (en) 1982-05-25 1982-05-25 D.c.voltage converter

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1073857A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Патент CLIA № 3240958, кл. 307-110, 1964. 2. Авторское свидетельство СССР № 607317, кл. Н 02 М 3/335, 1976. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5036229A (en) Low ripple bias voltage generator
US5481447A (en) Switched capacitance voltage multiplier with commutation
US4466052A (en) Programmable DC-TO-AC voltage converter
US4649468A (en) Voltage divider circuit
SU1073857A1 (en) D.c.voltage converter
US4001664A (en) D.c. potential multiplier
GB2618498A (en) DC voltage converters
JPH02164268A (en) Dc voltage multiplying circuit
SU1182613A1 (en) A.c.-to-d.c. converter with voltage step-down
JP6721754B2 (en) Step-down circuit and step-down charging circuit using the same
SU1377982A1 (en) D.c. to d.c. voltage converter
SU1545302A1 (en) Dc voltage converter
SU892674A1 (en) Device for charging reservoir capacitor
SU1541732A1 (en) Single-phase full-wave ac-to-dc voltage converter
SU571860A1 (en) Adjustable step-down converter
SU1513577A1 (en) Transformer-less step-down d.c. voltage converter
SU1347130A1 (en) D.c.-to-d.c.voltage converter
SU1226588A1 (en) Polyphase rectifier with voltage multiplication
SU1119142A1 (en) D.c.voltage multiplier
US2752552A (en) Self-excited multiple gas tube inverter
SU1541725A1 (en) Dc voltage-to-dc voltage converter
SU1086520A1 (en) Inverting transformerless step-down d.c.voltage converter
KR840001388B1 (en) Potential method
SU379955A1 (en) ALL-UNION STT- ^ tm '^
SU1121761A1 (en) Step-down transformerless inverter