SU1283903A1

SU1283903A1 - Transformeless step-up d.c.voltage converter

Info

Publication number: SU1283903A1
Application number: SU853889514A
Authority: SU
Inventors: Владимир Алексеевич Поляков
Original assignee: Предприятие П/Я А-1736
Priority date: 1985-04-30
Filing date: 1985-04-30
Publication date: 1987-01-15

Abstract

Изобретение относитс к области электротехники и может быть использовано в устройствах электропитани . Цель изобретени - расширение функци ональных возможностей. Устройство содержит накопительный конденсатор 1, зар дный 4 и разр дный 5 диоды, разр дный 2 и зар дный 11 ключи, ключ о- ц10 и вольтодобавочный узел 6, состо щий из п диодно-конденсаторных цепочек , соединенных по схеме умножени напр жени . Между разр дными диодами 7 и 9 этих цепочек включен конденсатор 8. Между разноименными выводами обкладок конденсаторов 8 смежных цепочек включены зар дные диоды 13 и 14, зашунтированные замыкающими контактами переключател 16. Цепь из зар дного ключа 11, конденсатора 1 и зар дного диода 4 включена между положительным выходным к общим выводами . Разр дный диод 5 катодом подключен к аноду диода 4, а анодом - к дополнительному отрицательному вьгаоду. Конденсатор 8 первой цепочки через зар дный диод 12 и разр дный ключ 2 соединен с общим выводом. Катод диода 12 соединен с положительным выводом конденсатора 1. Обща точка соединеСЛThe invention relates to the field of electrical engineering and can be used in power supply devices. The purpose of the invention is the expansion of functional capabilities. The device contains a storage capacitor 1, a charge 4 and a discharge 5 diodes, a discharge 2 and a charge 11 keys, a key of cent10 and a booster node 6 consisting of five diode-capacitor circuits connected in a voltage multiplying circuit. Between the discharge diodes 7 and 9 of these chains, a capacitor 8 is turned on. Between the opposite terminals of the capacitor plates of 8 adjacent chains, charge diodes 13 and 14 are connected and are shunted by the closing contacts of switch 16. The circuit from charge switch 11, capacitor 1 and charge diode 4 is turned on between positive output to common conclusions. The discharge diode 5 is connected via a cathode to the anode of diode 4, and the anode to an additional negative input. The capacitor 8 of the first chain is connected via a charge diode 12 and the discharge switch 2 to a common output. The cathode of diode 12 is connected to the positive terminal of capacitor 1. General connection point

Description

N5N5

00 СО00 WITH

1212

ни анодов диодов 7 через ключ 10 соединена с положительным входньм выводом и анодом зар дного диода 15 пос- .ладней цепочки. Обща точка соединени катодов диодов 9 соединена с положительным выходным выводом. Указанное соединение элементов устройства и использование дополнительно введен Neither the anodes of the diodes 7 through the switch 10 is connected to the positive input terminal and the anode of the charging diode 15 of the downstream chain. The common connection point of the cathodes of the diodes 9 is connected to the positive output terminal. The specified connection of the elements of the device and the use additionally introduced

ных диодов 4 и 5, конденсатора 1, ключа 11 и переключател 16 обеспечивают получение одновременно дискретно регулируемых р дов, пол рность инвертируемого и неинвентируемого выходных напр жений в 1 + 1/п раз больших входного напр жени . Этим достигаетс поставленна цель. 1 ил.diodes 4 and 5, capacitor 1, switch 11, and switch 16 provide simultaneously discretely adjustable rows, the polarity of the inverted and non-inventive output voltages at 1 + 1 / n times the input voltage. This achieves the goal. 1 il.

1one

Изобретение относитс к области электротехники и может быть использовано в устройствах электропитани .The invention relates to the field of electrical engineering and can be used in power supply devices.

Цель изобретени - расширение функциональных возможностей путем получени р да одновременно дискретно регулируемых выходных напр жений с инвертируемой и пеинвертируемой по отношение к входному напр жению пол рностью и в (1 + 1/п) раз больших входного напр жени .The purpose of the invention is to expand the functionality by obtaining a series of simultaneously discretely adjustable output voltages with inverted and reinverted polarity with respect to the input voltage and at (1 + 1 / n) times the input voltage.

На чертелсе представлена схема устройства .The drawing is a diagram of the device.

Преобразователь содержит накопи- тельньй конденсатор 1, положительный вывод которого через ключевой элемент 2 (разр дный ключ) подключен к общему выводу 3 преобразовател . К этому же выводу подключен катод зар дного диода 4, анод которого соединен с отри- дательным выводом накопительного конденсатора 1 и катодом разр дного диода 5. Анод разр дного диода 5 образует отрицательный выход инвертируемого напр жени . Вольтодобавочный узел 6 включен между положительным входным выводом преобразовател и положительным выводом накопительного конденсатора 1 таким образом, параллельно соединенных диодно-кон- денсаторных цепочек, в каждой из которых катод первого разр дного диода 7 соединен с отрицательным выводом конденсатора 8 цепочки, а положительный вывод этого конденсатора соедине с анодом второго ра.зр дного диода 9 соединены со стороны анодов разр дны диодов 7 через ключевой элемент 10 к положительному входному выводу и со стороны катодов разр дных диодов 9 цепочек - через зар дный ключ 11 кThe converter contains a storage capacitor 1, the positive output of which is connected to the common output 3 of the converter through the key element 2 (bit). The same terminal is connected to the cathode of the charge diode 4, the anode of which is connected to the negative output of the storage capacitor 1 and the cathode of the discharge diode 5. The anode of the discharge diode 5 forms a negative output of an invertible voltage. The booster node 6 is connected between the positive input terminal of the converter and the positive terminal of the storage capacitor 1 in this way, parallel-connected diode-capacitor chains, in each of which the cathode of the first discharge diode 7 is connected to the negative terminal of the capacitor 8 of the chain, and the positive terminal of this capacitor connected to the anode of the second parallel diode 9 are connected on the side of the anodes of the discharge diodes 7 through the key element 10 to the positive input terminal and on the side of the cathodes of the discharge day x diodes chains 9 - through a charging switch 11 to

OO

5five

0. 35 Q 0. 35 Q

5five

30thirty

положительному выводу накопительного конденсатора 1. Обща точка соединени катодов разр дных диодов 9 образуют положительный неинвертирующий выходной вывод преобразовател . Катод первого зар дного диода 12 соединен через ключевой элемент 2 (разр дный ключ) с общим выводом 3 преобразовател , а анод этого диода соединен с отрицательным выводом конденсатора 8 первой цепочки. Катод зар дного диода 13 подключен к положительному выводу конденсатора 8 первой цепочки, а его анод - к отрицательному, выводу конденсатора последующей цепочки. Аналогичным образом включен зар дный диод 14 между парой конденсаторов следующих смежных цепочек. Зар дный диод 15 подключен анодом к положительному входному выводу преобразовател , а катодом - к положительному выводу колденсаТора последней цепочки . Параллельно зар дным диодам 13 и 14 подключены соответствующие замыкающие контакты переключател 16. Ключи 2, 10, 11 могут быть выполнены на транзисторах, периодически управл емых от генератора импульсов (не показано ) . Переключателем 16 вл етс соответствующее количество тумблеров или контактов вольтреле дл автоматического регулировани выходного iia- пр жени .to the positive terminal of the storage capacitor 1. The common connection point of the cathodes of the discharge diodes 9 form a positive non-inverting output terminal of the converter. The cathode of the first charging diode 12 is connected via key element 2 (bit switch) to the common output 3 of the converter, and the anode of this diode is connected to the negative output of the capacitor 8 of the first chain. The cathode of the charge diode 13 is connected to the positive terminal of the capacitor 8 of the first chain, and its anode to the negative, terminal of the subsequent chain capacitor. Similarly, the charging diode 14 is connected between a pair of capacitors of the following adjacent chains. The charging diode 15 is connected by the anode to the positive input terminal of the converter, and by the cathode to the positive terminal of the last turn of the sensor. Parallel to the charging diodes 13 and 14, the corresponding closing contacts of the switch 16 are connected. The switches 2, 10, 11 can be made on transistors, periodically controlled from a pulse generator (not shown). Switch 16 is the appropriate number of toggle switches or volt-time contacts for automatically controlling output iia- voltage.

Преобразователь работает следз о- щим образом.The converter works as it should.

В один полупериод коммутации клю- .чей замкнут разр дный ключ 2 и разомкнуты зар дньй ключ 11 и ключ 10, происходит зар д конденсаторов 8 всех цепочек п вольтодобавочного узла 6 при их последовательном соединенииIn one half-cycle of switching with a key, the closed key 2 is closed and the charge key 11 and the key 10 are open, the capacitors 8 of all the chains of the additional booster node 6 are charged when they are connected in series

3131

через диоды .12-15 от источника питани , подключенного к входным выводам преобразовател . Конденсаторы 8 цепочек зар жаютс до напр жени Е/п (без учета падени напр жени на клю че 2 и диодах 12-15), где Е - напр жение на входных выводах преобразовател . Напр жение с накопительного конденсатора 1, зар женного в предыдущий полупериод, поступает через разр дный ключ 2 и разр дный диод 5 на пол рный инвертируемый выход преобразовател .through diodes .12-15 from the power supply connected to the input terminals of the converter. The capacitors 8 of the chains are charged before the voltage E / p (without taking into account the voltage drop on the key 2 and diodes 12-15), where E is the voltage on the input pins of the converter. The voltage from the storage capacitor 1, charged in the previous half-period, is supplied through the discharge switch 2 and the discharge diode 5 to the polarized inverted output of the converter.

Во второй полупериод коммутации замкнуты ключ 10 и зар дный ключ 11, а р азр дный ключ 2 разомкнут. Проис- ходит зар д накопительного конденсатора 1 через зар дный диод 4 и зар дключ 11 от источника питани . При20 нагрузки, первый ключевой элемент,In the second half-period of switching, the key 10 and the charging key 11 are closed, and the real key 2 is open. Charge accumulator capacitor 1 is charged through charge diode 4 and charge switch 11 from the power source. At 20 loads, the first key element,

ныиnow

этом конденсаторы 8 цепочек п через разр дные диоды цепочек 7 и 9 оказываютс соединенными параллельно и включены последовательно с источником питани Е. Поэтому конденсатор 1 за- 25 р жаетс до напр жени Е(1 + 1/п), не учитыва падение напр жени на ключе 11 и диоде 4, а на неинвертируемом выходе с положительной пол рностью образуетс напр жение Е(1 + ЗО + 1/п). Регулирование напр жени на инвертируемом и неинвертируемом выходах осуществл етс поочередньм замыканием контактов перекл10чател 16, подключенных параллельно диодам 13 эг и 14 вольтодобавочного узла, соедин ющих разнопол рные выводы конденсаторов смежных цепочек. При замыкании контактов, закорачивающих один из диодов (диод 13), конденсаторы 8 цепо- 0 чек п-2 и п-1 оказываютс соединенными последовательно как при зар де , так и при разр де, т.е. вольто- добавочное напр жение становитс раводним выводом соединенный с общим выводом, и диодно-конденсаторный вольтодобавочный узел, выполненный в виде параллельно соединенных цепо чек, состо щих кажда из последовательно соединенных первого разр дно диода, конденсатора и второго разр ного диода, причем между выводами разноименных обкладок конденсаторов смежных цепочек включен зар дный ди од, обща точка соединени катодов одних разр дных диодов соединена с положительным выходным выводом, а о ща точка соединени анодов других разр дных диодов через второй ключе вой элемент соединена с положительн входным выводом, отличающи с тем, что, с целью расширени функциональных возможностей путем п лучени р да одновременно дискретно регулируемых выходньпс напр жений с инвертируемой и неинвертируемой по отношению к входному напр жению пол рностыо и в (1 + 1/п) раз большихIn this case, the capacitors 8 of the chains n through the discharge diodes of the chains 7 and 9 are connected in parallel and connected in series with the power source E. Therefore, the capacitor 1 is 25 p to the voltage E (1 + 1 / p), not taking into account the voltage drop the key 11 and the diode 4, and the non-inverted output with a positive polarity forms a voltage E (1 + 3 + 1 / n). The voltage is regulated on the inverted and non-inverted outputs by alternately closing the contacts of the switch 16, connected in parallel with the diodes 13 and 14 of the booster junction, connecting the polarized terminals of the capacitors of adjacent chains. When the contacts shorting one of the diodes (diode 13) are closed, the capacitors 8 of the p-2 and p-1 circuits turn out to be connected in series both during charging and during discharge, i.e. the volt-add-on voltage becomes a fixed output connected to the common output, and a diode-capacitor booster node, made in the form of parallel-connected circuits, consisting of each of the series-connected first discharge diode, capacitor, and second separate diode, and between the terminals of the opposite the capacitor plates of adjacent circuits include the charge diode, the common junction point of the cathodes of some discharge diodes is connected to the positive output terminal, and the common junction point of the anodes of other p The diode diodes are connected via a second key element to a positive input terminal, which is different in that, in order to extend the functionality by producing a series of simultaneously discretely controlled output voltages with inverted and non-invertible in relation to the input voltage (1 + 1 / n) times large

одним выводом соединенный с общим выводом, и диодно-конденсаторный вольтодобавочный узел, выполненный в виде параллельно соединенных цепочек , состо щих кажда из последовательно соединенных первого разр дног диода, конденсатора и второго разр дного диода, причем между выводами разноименных обкладок конденсаторов смежных цепочек включен зар дный диод , обща точка соединени катодов одних разр дных диодов соединена с положительным выходным выводом, а обща точка соединени анодов других разр дных диодов через второй ключевой элемент соединена с положительным входным выводом, отличающий- с тем, что, с целью расширени функциональных возможностей путем получени р да одновременно дискретно регулируемых выходньпс напр жений с инвертируемой и неинвертируемой по отношению к входному напр жению по. л рностыо и в (1 + 1/п) раз большихone output connected to a common output, and a diode-capacitor booster node, made in the form of parallel-connected circuits, consisting of each of the first discharge diode, capacitor, and second discharge diode connected in series, and the opposite side of the capacitor capacitors of the adjacent circuits included the diode, the common connection point of the cathodes of some discharge diodes is connected to the positive output pin, and the common connection point of the anodes of the other discharge diodes through the second key ent connected to the positive input terminal, otlichayuschiy- in that, in order to expand functionality by simultaneously producing a number of discrete regulated voltages vyhodnps inverting and neinvertiruemoy with respect to the input voltage on. l rnstytyo and (1 + 1 / n) times large

ным Е/п-1. При закорачивании всех ди-45 входного напр жени , введен дополниодов , соедин ющих разнопол рные выводы конденсаторов 8 смелсных цепочек, вольтодобавочное напр жение становитс равным Е. Следовательно при поочередном замыкании контактов переклю- JQ ключевого элемента и с общей точкой чател 16 вольтодобавочное напр жение ступенчато измен етс от Е/п до Е, а напр жение на выходах преобразовател одновременно измен етс от Е х X (1 + 1/п) до 2Е (без учета падени напр жени на ключах и диодах преобразовател ) . Предлагаемый преобразователь вл етс одпотактным преобразователем напр жени . Дл уменьшени nym E / p-1. When shorting all the di-45 input voltage, additional values are introduced connecting the different-pole terminals of the capacitors of 8 bold circuits, the boost voltage becomes equal to E. Consequently, if the switching element contacts the JQ of the key element alternately closed and the common point of the 16 voltage boost voltage is applied varies from E / p to E, and the voltage at the outputs of the converter simultaneously changes from E x X (1 + 1 / n) to 2E (without taking into account the voltage drop on the keys and diodes of the converter). The proposed converter is a single point voltage converter. To reduce

5555

соединени дополнительно введенных накопительного конденсатора и зар дного ключа, причем свободный вывод дополнительного зар дного ключа Соединен с положительным выходным выво дом, свободный вывод накопительного конденсатора соединен с катодом одного дополнительно введенного разр дного .диода, анод которого образуеconnection of additionally introduced storage capacitor and charge switch, with the free output of an additional charge switch connected to the positive output lead, the free output of the storage capacitor is connected to the cathode of one of the additionally introduced discharge diode, the anode of which

пульсации входного тока и напр жени на вьпсодах преобразовател при добавлении аналогичного плеча преобразователь может быть выполнен по двухтактной схеме. Пульсаци выходного напр жени на инвертируемом и неинвертируемом выходах может быть уменьшена также включением соответствующих сглаживающих фильтров (конденсато- ров).Pulsations of the input current and voltage on the transducer outputs when adding a similar arm to the converter can be performed using a push-pull circuit. The ripple of the output voltage on the inverted and non-inverted outputs can also be reduced by turning on the corresponding smoothing filters (capacitors).

Claims

Invention Formula

Transformerless boosting f5 constant voltage converter, w; A common and positive input and output terminals for connecting, respectively, a constant voltage source and

one output connected to a common output, and a diode-capacitor booster node, made in the form of parallel-connected circuits, consisting of each of the first discharge diode, capacitor, and second discharge diode connected in series, and the opposite side of the capacitor capacitors of the adjacent circuits included the diode, the common connection point of the cathodes of some discharge diodes is connected to the positive output pin, and the common connection point of the anodes of the other discharge diodes through the second key ent connected to the positive input terminal, otlichayuschiy- in that, in order to expand functionality by simultaneously producing a number of discrete regulated voltages vyhodnps inverting and neinvertiruemoy with respect to the input voltage on. l rnstytyo and (1 + 1 / n) times large

an input voltage, an additional charge diode is introduced, through the junction of the anode-cathode of which the negative terminal of the capacitor of the first chain is connected to the free terminal of the first

key element and with a common point

connection of additionally introduced storage capacitor and charge switch, with the free output of an additional charge switch connected to the positive output lead, the free output of the storage capacitor is connected to the cathode of one additionally inserted discharge diode, the anode of which forms

512893036

additional negative outputs that connect different output terminals, and with the anode of another addition of capacitors of the above-mentioned charged charging diode, a receipt, one of the cathode closing leads connected to the common output is connected, of charge di-5 switches.