Инвертор (зарядовый насос). Инструкции

Инвертор (зарядовый насос)

Достаточно упомянуть, что его теоретический КПД может приближатся к 100%. Предлагается одна из его разновидностей, в которой, для упрощения конструкции, часть ключей заменена диодами.

Рассмотрим функционирование инвертора по его принципиальной схеме.

Схема инвертора

Работа инвертора состоит из двух фаз.

В первой фазе переключатели находятся в положении "А" и С3 заряжается по цепи +Uinp, положительная обкладка С3, отрицательная обкладка С3, диод VD1, 0V. Одновременно предварительно заряженный С2 разряжается по цепи: положительная обкладка, выход 0V, нагрузка, выход -Uout, диод VD3, отрицательная обкладка С2.

Вторая фаза начинается с переключения обоих переключателей в положение "В". При этом заряженный в предыдущей фазе конденсатор С3 начинает разряжаться на нагрузку через диод VD4. Разряжавшийся на нагрузку ранее конденсатор С2 теперь заряжается от источника +Uinp; через VD2.

Потери энергии при работе такой схемы обусловлены прохождением тока через диоды, ключи и наличием реактивностей в конденсаторах.

Ниже предлагается реализация описанного алгоритма на КМОП микросхеме 561ЛА2 (CD4049), имеющей в своём составе шесть инверторов с достаточно мощными (для данной серии) выходными каскадами.

Для облегчения понимания работы инвертора нумерация диодов и конденсаторов на электрической и принципиальной схеме одинаковы. На элементах DD1.1 и DD1.2 собран управляющий генератор. Он управляет переключателями на выходных каскадах, соединеных для умощнения попарно, инверторов DD1.3, DD1.4 и DD1.5, DD1.6.

С указанными на схеме параметрами инвертор в течении ряда лет успешно работал в нескольких тестерах Ц20-05 с уменьшиным числом гальванических элементов за счёт модернизации схемы питания. При частоте преобразования 18 кГц и выходном токе 2мА КПД составлял около 70%. Для умощнения выхода можно увеличить номиналы перекачивающих конденсаторов С3, С4 до 0,15 мкФ.