Преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения - повышение КПД при работе с входным напряжением, форма которого отлична от прямоугольной. В преобразователе за счет введения в него схемы управления МОП-транзисторами 2 и 3, состоящей из пороговых элементов 8 и 9 и двухтактных эмиттерных повторителей 6 и 7, исключается обратный ток от накопительного фильтра 5 через канал МОП-транзисторов 2 и 3 во вторичную обмотку трансформатора 1 с последующим его подмагничиванием постоянной составляющей. Использование изобретения позволит производить выпрямление любой формы переменного напряжения, включая и синусоидальную, любой частоты вплоть до 1-2 МГц, при этом повысится КПД устройства за счет низкого сопротивления канала МОП-транзистора. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

союз советсних

СОЦИАЛИСтИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

/ (5ц 4 Н 02 N 7/217

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОсудАРстВенный нОмитет пО изОБРетениям и ОТКРьзтиям пРи Гннт сссР

1 (21) 4249459/24-07 4249469/24-07 (22) 27. 05. 87 (46) 30.08.89. Бюл. У 32 (12) Г.А. Гураль, Р.Е. Костырка и В.Н. Мельничук (53) 621.314.632(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 877744, кл. Н 02 М 7/217, 1981.

Основы проектирования микроэлектронной аппаратуры, Под ред. Высоцкого Б.Ф. М.: Сов.радио, 1978, с, 180, рис. 5,6б. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО

НАПРЯЖРНИЯ В ПОСТОЯННОЕ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры, Цель изобретения — повьппение КПД при работе с входным напряжением, „„SU„„ I 504763 А 1

2 форма которого отлична от прямоугальной. В преобразователе за счет введения в него схемы управления МОП-транзисторами 2 и 3, состоящей из пороговых элементов 8 и 9 и двухтактных эмиттерных повторителей 6 и 7, исключается обратный ток от накопительного- фильтра

5 через канал MOII-транзисторов 2 и 3 во вторичную обмотку трансформатора 1 с последующим его подма гничиванием постоянной составляющей. Использование. изобретения позволит производить выпрямление любой формы переменного напряжения, включая .и синусоидальную, любой частоты вплоть до 1 — 2 МГц, при этом повысится КПД устройства за счет низкого сопротивления канала МОП-транзистора ° 2 з,п. ф-лы, 3 ил.

l 504763 ходы соответствующих двухтактных эмиттерных повторителей 6 и 7, входы которых подключены к выходам соответствующих пороговых элемен— тов 8 и 9. Первые входы пороговых элементов 8 и 9 подсоединены к ис,токам, а вторые- к стокам соответ— ствующих МОП-транзисторов 2 и 3. Шины питания двухтактных эмиттерных повторителей и порогового элемента через выпрямитель 10 подключены к соответствующим вспомогательным обмоткам трансформатора.

Преобразователь по фиг. 1 имеет пороговые элементы 8 и 9, состоящие из выполненных на прямосмещенных диодных переходах источников 11 и

12 опорного напряжения, входы которых являются первыми входами пороговых элементов, усилителей 13 и

14 на транзисторах и инверторов 15 и 16. Выходы источников 11, 1 2 опорного напряжения подсоединены к базам соответствующих усилителей 13, 14. Эмиттеры усилителей 13 и 14, подключенные через диодные переходы, образуют вторые выходы пороговых элементов 8 и 9, причем эмиттерные переходы зашунтированы резисторами.

Выходы усилителей 13 и 14 подключе— ны к входам инверторов 15 и 16, вы55

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания радиоЭлектронной аппаратуры.

Цель изобретения — повышение КЧД

1 ри работе с входным напряжением, форма которого отлична от прямоУгольной, На фиг. 1 и 2 представлены моди— фикации преобразователя при различном исполнении порогового элементами на фиг. 3 — диаграммы, поясняющие .его работу.

Преобразователь переменного на Пряжения в постоянное содержит тран сформатор 1 с вспомогательными и ос новной обмотками, крайние выводы ко-!, торой соединены с истоками соответ ствующих МОП-транзисторов 2 и 3.

Стоки MOII-транзисторов 2 и 3 обра-!, ;зуют первый выходной вывод для под —, ключения нагрузки 4, которая может быть зашунтирована накопительным конденсатором 5. Второй выходной вывод образован средним выводом трансформатора 1 . К затворам NOII— транзисторов 2 и 3 подсоединены вы—

35 . 40

50 ходы которых образуют выходы пороговых элементов 8 и 9. Шины питания источников 11 и 12 опорного напряжения, усилителей 13 и 14, инверторов 15 и

16 образуют шины питания пороговых элементов 8 и 9.

Преобразователь по фиг. 2 отличается выполнением пороговых элементов †. они выполнены на компараторах

17 и 1 8 соответственно. Неинвертирующие входы компараторов 17 и 18, включенные через ограничительные резисторы 1 9 и 20, образуют первые входы пороговых элементов 8 и 9,-а их инвертирующие входы, включенные через ограничительные резисторы 21 и

22, — вторые входы пороговых элементов 8 и 9. Выходы компараторов 17 и

18 являются выходами пороговых элементов 8 и 9, а шины питания компараторов 17 и 18 — их шиками питания.

По сути преобразователь по фиг. l содержит два выпрямителя 10, а по фиг. 2 — один выпрямитель 10.

Преобразователь по фиг ° 1 работает следующим образом.

В полупериод, когда к верхнему вйводу основной обмотки силового трансформатора 1 приложена положительная полуволна переменного на— пряжения, в момент времени от до tz (см.фиг.3) транзистор усилителя 13 будет закрыт, так как его переход база-эмиттер смещен в обратном направлении. При этом транзистор инвертора 1 5 находится в открытом состоянии, а затвор — исток МОП-транзистора 2 зашунтирован открытым р-и-р транзистором двухтактного эмиттерного повторителя 6.

Соответственно канал сток — исток

МОП-транзистора 2 находится в запертом состоянии.

В момент времени t (фиг.3) происходит выравнивание потенциалов, а затем незначительное преобладание положительного потенциала на истоке по отношению к стоку МОП-транзистора 2, в результате этого переход база-эмиттер транзистора усилителя 13 смещается в прямом направлении, транзистор открывается, затем закрывается транзистор инвертора 15. При этом закрываются и открываются р-и-р и и-р-и соответственно транзисторы двухтактного эмиттерного повторителя 6 и на затвор МОП-транзистора 2 поступает

5 15 положительный потенциал от выпрями-—

1 тели 10. Канал сток — исток МОПтранзистора 2 открывается и ток от верхнего вывода основной обмотки трансформатора поступает в нагрузку.

По достижении времени t» когда потенциал истока сравняется с потенциалом стока МОП-транзистора 2, переход база- эмиттер транзистора усилителя 13 смещается в обратном направлении, в результате данный транзистор закрывается. Затем через инвертор !5 закрывается и-р-и и открывается р-Il-ð транзистор двухтактного эмиттерного говторителя 6, что приводит к быстрому разряду паразитной емкости затвор — исток

MOII-транзистора и закрытию его канала сток — исток.

В отрицательный полупериод работает нижнее плечо преобразователя синхронного выпрямления, работа которого аналогична описанной выше.

В целях предотвращения недопустимого обратного напряжения на пере- ходе база-эмиттер транзисторов усилителей 13 и 14 в эмиттер транзис-. тора может быть включен диод, а переход база-эмиттер зашунтирован резистором. Для компенсации падения напряжения на нем в источник опорного напряжения введен компенсирующий диод. Для осуществления регулировки времени включения — выключения усилителей 13 и 14 возможен вариант подключения к источникам 11 и,1 2 опорного напряжения регулировочного элемента. Применение двухтактногo эмиттерного повторителя позволяет .производить быстрый перезаряд довольно большой паразиткой емкости затвор — исток МОП-транзисторов, что в конечном итоге ускоряет время переключения МОП-транзисторов.

Преобразователь по фиг. 2 работает следующим образом.

В полупериод, когда к верхнему выводу основной обмотки силового трансформатора 1 приложена положительная полуволна переменного напряжения, в момент времени t — t на выходе компаратора !7 будет присутствовать отрицательный потенциал по отношению к истоку мощного переключающего трнзистора 2,, и-р-и транзистор двухтактного эмиттерного повторителя 6 будет закрыт, а р-и-р

04763 6 транзистор повторителя 6 открыт.

Такое состояние транзисторов двухтактного повторителя обеспечит четкое закрытие канала мощного переключающего МОП-транзистора 6. . В момент времени и происходит выравнивание потенциалов на входе компаратора 17, а затем некоторое. преобладание положительного потенциала на неинвертирующем входе компаратора 17, в результате чего на выходе компаратора 17 произойдет изменение потенциала с отрицательногб:на положительный по отношению к истоку МОП-транзистора 2. Это, в свою очередь, приведет к открытию и-р-и и закрытию р-и-р транзисторов двухтактного эмиттерного повторителя 6, 20 а в конечном итоге — к открытию канала МОП-транзистора 2,и ток от верхнего вывода основной обмотки поступит в нагрузку.

По достижении времени 1„, когда

25 потенциал стока и истока YOII-транзистора сравняется, на выходе компаратора 17 потенциал изменится на отрицательный по отношению к истоку.

МОП-транзистора 2. В конечном итоге, Зб это приведет к закрытию канала

MOII-транзистора 2.

В отрицательный полупериод работает нижнее плечо преобразователя, работа которого аналогична описанной выше.

В целях предотвращения недопустимого обратного напряжения входы компараторов 8 и 9 зашунтированы встречно включенными диодами, а в целях иск4р лючения шунтирования переходов стокисток МОП-транзисторов 2 и 3 во входные цепи компараторов 8 и 9 включены ограничительные резисторы )9-22.

Формула изобретения

1. Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трансформатор с вспомогательными и основной обмотками, крайние выводы которой соединены соответственно с истоками первого и второго МОП-тран- зисторов, стоки которых образуют первый выходной вывод, а второй выходной вывод образован средним выводом основной обмотки трансформатора, о т л Hч а ю шийся тем, что, с целью повышения КПД, при работе с входным напряжением, форма которого отлична от прямоугольной, к затворам МОП- 1504763 транзисторов присоединены выводы соответствующих двухтактных эмиттерных повторителей, входы которых под— ключены к выходам соответствующих пороговых элементов, первыми входами подсоединенных к истокам, а вторыми — к стокам соответствующих МОПв транзисторов, причем шины питания пороговых элементов и двухтактных эмиттерных повторителей подключены через выпрямитель к соответствующим вспомогательным обмоткам трансформатора.

2. Преобразователь по п. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что пороговый элемент состоит из источника опорного напряжения, выход которого соединен с базой усилителя на транзисто- 10 ре, коллектором соединенного с входом

) инвертора, выход которого является выходом порогового элемента, причем первым входом порогового элемента является эми тер усилителя, включен- ный через диодный переход, вторым входом — вход источника опорного напряжения, а шинами питания — шины питания источника опорного напряжения, усилителя и инвертора.

3. Преобразователь по и . 1, о тл и ч а ю шийся тем, что пороговый элемент выполнен на компараторе, его первый вход образован неинвертирующим входом компаратора, второй вход — инвертирующим входом компаратора, а шинами питания являются шины питания компаратора, причем.оба входа подключены через соответствующие ограничительные резисторы.

1504763 оси.с5ттки mp.

Составитель В, Горохов

Редактор А. Маковская Техред M.Õoäàíè÷ Корректор С.Черни

Заказ 5263/54 Тираж 647 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета пб изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат."Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, !01