Преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для электропитания низковольтных интегральных схем. Устройство содержит два МДП-транзистора 1 и 2 с 5 -& ЈГ$76 индуцированным р-каналом и два резистора 3 и 4, второй из которых является нагрузочным и первым выводом подключен к выходному выводу и стоку первого МДП- транзистора 1. затвор которого подключен к стоку второго МДП-транзистора 2 и МДП- транзистора 1, затвор которого подключен к стоку второго МДП-транзистора 2 и первому выводу первого резистора 3, второй вывод которого подключен к Общему выводу, второму выводу нагрузочного резистора 4 и затвору второго МДП-транзистора 2, исток и подложка которого соединены между собой . В устройство введены два диода 5 и 6 с барьером Шоттки, первый из которых катодом подключен к подложке первого МДП- транзистора 1, исток которого подключен к аноду первого диода 5, входному выводу и аноду второго диода 6, катод которого подключен к истоку второго МДП-транзистора 2. МДП-транзисторы 1, 2 не могут находиться в открытом состоянии при поступлении на вход устройства отрицательных полуволн . Это позволяет не использовать во входной цепи устройства выпрямительного элемента и исключить потери в этой цепи. 1 ил. 11С -ffv& Ё VJ 00 OJ ел о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л Н 02 М 7/217

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4839425/07 (22) 15.06.90 (46) 07.03.92. Бюл. ¹ 9 (71) Московский институт радиотехники, электроники и автоматики (72) Д.В.Игумнов, B.À.Ìàñëoâñêèé и И.М.Русак (53) 621.314.5(088.8) (56) 1. Приборы и техника эксперимента, №

4, 1977, с. 193, рис. 1.

2. Игумнов Д.В., Громов И.С. Эксплуатационные параметры и особенности применения полевых транзисторов. М.: Радио и связь, 1981, с. 43, рис. 44а.

3. Стриха В.И., Бузанева Е.В., Радзиевский И.А. Полупроводниковые приборы с барьером Шоттки. М,: Сов.радио, 1974, с.

166, рис. 6.1.

4. Авторское свидетельство СССР № 1325644, кл, Н 02 М 7/217, 1985. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ (57) Изобретение относится к электротехнике и предназначено для электропитания низковольтных интегральных схем. Устройство содержит два МДП-транзистора 1 и 2 с

„„!Ы„„1718350 А1 индуцированным р-каналом и два резистора 3 и 4, второй из которых является нагрузочным и первым выводом подключен к . выходному выводу и стоку первого МДПтранзистора 1, затвор которого подключен к стоку второго МДП-транзистора 2 и МДПтранзистора 1, затвор которого подключен к стоку второго МДП-транзистора 2 и первому выводу первого резистора 3, второй вывод которого подключен к общему выводу, второму выводу нагрузочного резистора 4 и затвору второго МДП-транзистора 2, исток и подложка которого соединены между собой. В устройство введены два диода 5 и 6 с барьером Шоттки, первый из которых катодом подключен к подложке первого МДПтранзистора 1, исток которого подключен к аноду первого диода 5, входному выводу и аноду второго диода 6, катод которого подключен к истоку второго МДП-транзистора

2. МДП-транзисторы 1, 2 не могут находиться в открытом состоянии при поступлении на вход устройства отрицательных полуволн, Это позволяет не использовать во входной цепи устройства выпрямительного элемента и исключить потери в этой цепи.

1 ил.

1718350

Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразовательным устройствам, и предназначено для электропитания низковольтных интегральных схем.

Известны бестрансформаторные преобразователи переменного напряжения в постоянное, предназначенные для электропитания интегральных схем (1). Такие преобразователи за счет деления напряжения на конденсаторах позволяют понизить выходное напряжение до величин, применяемых в интегральных схемах, Для деления напряжения конденсаторы заряжаются последовательно (от первичного источника), переключаются в параллельное соединение и затем разряжаются на нагрузку. Для коммутации используются диоды и транзисторные ключи. Недостатками таких преобразователей является большое количество конденсаторов, коммутирующих элементов и устройств.

Известен также преобразователь переменного напряжения в постоянное на пороговом элементе (2). Он состоит из

МДП-транзистора с индуцированным р-каналом, к затвору которого подключен один вывод резистора, другой вывод которого подключен к общей шине преобразователя.

При положительной полуволне входного напряжения, превышающего пороговое напряжение (напряжение отсечки)

МДП-транзистора (по модулю), МДП-тран.зистор открывается и на выходе преобразователя появляется напряжение в виде положительных полуволн, практически равное амплитуде входного напряжения.

Основным недостатком аналога является то, что нельзя понизить напряжение на его выходе относительно входного напряжения (до величин, применяемых для электропитания интегральных схем), Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является преобразователь переменного напряжения в постоянное (4), содержащий три МДП-транзистора с индуцированным р-каналом и два резистора, второй из которых является нагрузочным и первым выводом подключен к выходной клемме и стоку первого МДПтранзистора, исток и подложка которого подключен к истоку с подложкой третьего

МДП-транзистора и стоку с подложкой второго МДП-транзистора, исток которого подключен к входной клемме, а затвор — к общей шине, вторым выводам обоих резисторов и затвору третьего МДП-транзистора, сток которого подключен к первому выводу первого резистора и затвору первого МДП-транзистора. Такой преобразователь позволяет получить на выходной

55 клемме любую заданную величину напряжения (меньшую, чем амплитуда входного наи ря же н ия U>x. Н едостат ком и рототи и а является относительно низкий КПД (при преобразовании небольших напряжений) за счет потерь на выпрямляющем втором

МДП-транзисторе.

Целью изобретения является повышение КПД преобразователя.

Цель достигается в преобразователе переменного напряжения в постоянное, содержащем два МДП-транзистора с индуцированным р-каналом и два резистора, второй из которых является нагрузочным и первым выводом подключен к выходному выводу и стоку первого МДПтранзистора, затвор которого подключен к стоку второго МДП-транзистора и первому выводу первого резистора, второй вывод которого подключен к общему выводу, второму выводу нагрузочного резистора и затвору второго МДП-транзистора, исток и подложка которого соединены между собой, за счет введения двух диодов с барьером

Шоттки, первый из которых катодом подключен к подложке первого МДП-транзистора, исток которого подключен к аноду первого диода, входному выводу и аноду второго диода, катод которого подключен к истоку второго МДП-транзистора.

Указанные отличительные признаки являются существенными. так как они не известны из других технических решений и создают в изобретении новое свойство, заключающееся в следующем.

За счет включения диодов с барьером

Шоттки через МДП-транзисторы могут протекать токи только при поступлении на входной вывод положительных U><. В результате устраняется необходимость в использовании выпрямительного элемента на МДПтранзисторе (который использован во входной цепи прототипа), а следовательно, уменьшаются потери энергии в преобразователе, что и приводит к повышению КПД.

На чертеже представлена принципиальная схема преобразователя переменного напряжения в постоянное, содержащая два МДП-транзистора 1 и 2 с индуцированным р-каналом, два резистора 3 и 4, два диода 5 и 6 с барьером Шоттки. Резистор 4 является сопротивлением нагрузки, Входной вывод преобразователя подключен к анодам диодов 5 и 6 и истоку МДП-транзистора 1, подложка которого подключена к катоду диода 5. Катод диода 6 подключен к истоку с подложкой МДП-транзистора 2, сток которого подключен к затвору МДПтранзистора 4 и первому выводу резистора

3. Сток МДП-транзистора 1 подключен к вы1718350

Составитель Л.Устинкина

Редактор Т,Юрчикова Техред М.Моргентал Корректор M.Øàðîøè

Заказ 889 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 ходным выводу и первому выводу резистора (нагрузка) 4, второй вывод которого подключен к затвору МДП-транзистора 2, второму выводу резистора 3 и общему выводу.

Пороговое напряжение МДП-транзи- 5 стора 1 I 0о1I > О, а пороговое напряжение

МДП-транзистора 2 Uoz должно превышать (по модулю) Uoi. Величина Uoz практически определяет величину выходного напряжения преобразователя Ueblx 10

Преобразователь работает следующим образом.

При отрицательной полуволне 0вх

МДП-транзисторы 1 и 2 закрыты и сигнал не проходит на нагрузку4. При положительной 15 полуволне Uex МДП-транзистор 1 открывается, начиная с Uex = I Uo11, и на нагрузке 4 появляется выходное напряжение. При дальнейшем нарастании 0 х напряжение на истоке МДП-транзистора 2 достигает и пре- 20 вышает (по модулю) значение 0о2. МДПтранзистор 2 открывается и на затворе

МДП-транзистора 1 появляется практически такое же напряжение, что и на его истоке. В результате напряжение затвор — исток 25

МДП-транзистора 1 становится равным нулю и он закрывается. При этом прекращается поступление напряжения на нагрузку 4.

Таким образом, на выходном выводе преобразователя (как и в прототипе) относи- 30 тельно общей шины присутствуютлишьучастки положительной полуволны с

MGKcMMBllbHblM напряжением, примерно равным тому значению, при котором закрывается МДП-транзистор 1, т.е. 0вых = I Uoz I 35

Основное отличие заявляемого преобразователя состоит в наличии диодов 5 и 6, благодаря которым МДП-транзисторы 1 и 2 не могут находиться к открытом состоянии при поступлении на входной вывод отрица- 40 тельных полуволн. Падение напряжения на диоде 6 и токи, протекающие в нем, при положительном Uex малы, так что потери энергии в цепи: диод 6 — МДП-транзистор 2— резистор 3 минимальны (и практически рав- 45 ны потерям подобной цепи в прототипе).

С помощью диода 5 устраняется протекание тока через р-и-переходы МДП-транзистора 1 при воздействии на его исток как положительного, так и отрицательного Usx, Поскольку диод с барьером Шоттки имеет меньшее напряжение "пятки", чем р-и-переход МДП-транзистора, т.е. меньше, чем кремниевый диод (3), то отсутствуют инжекционные процессы в МДП-транзисторе 1.

Так, прямое падение напряжения надиоде5составляет примерно 0,2 В, а напряжение

"пятки" р-и-перехода исток — подложка

МДП-транзистора 1 0,6В. Таким образом, к переходу исток — подложка оказывается приложено напряжение меньшее, чем напряжение его "пятки", т.е. он смещается в прямом направлении и через него не протекает ток.

Итак, включение диода 5 с барьером

Шоттки позволяет устранять (B прототипе) выпрямительный элемент во входной (силовой) цепи преобразователя, за счет чего и повышается его КПД

Формула изобретения

Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий входной, выходной и общий выводы для подключения соответственно источника переменного напряжения и сопротивления нагрузки, два

МДП-транзистора с индуцированным р-каналом и резистор, причем сток первого

МДП-транзистора соединен с выходным выводом, его затвор подключен к стоку второго МДП-транзистора и первому выводу резистора, второй вывод которого подключен к общему выводу и затвору второго

МДП-транзистора, исток и подложка которого соединены между собой, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения КПД, в него введены два диода с барьером Шоттки, первый из которых катодом подключен к подложке первого МДП-транзистора, исток которого соединен с анодом первого диода, входным выводом и анодом второго диода, катод которого подключен к истоку второго

МДП-транзистора.