Преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в экономичных низковольтных вторичных источниках электропитания. Цель изобретения - повышение КПД. За счет подачи управляющего сигнала не только на затвор, но и на подложку МДП-транзистора 2 реализуется параллельное включение самого МДП-транзистора с пканалом и биполярного транзистора, коллектором которого является сток, эмиттером - исток, а базой - подложка, входящего в структуру МДП-транзистора 2. Малое остаточное напряжение биполярного транзистора уменьшает статические потери преобразователя, за счет чего и повышается КПД.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s Н 02 M 7/217

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4813689/07 (22) 16.04.90 (46) 07.04.92, Бюл. ¹ 13 (71) Московский институт радиотехники, электроники и автоматики (72) Д.В. Игумнов, В,А. Масловский и В.В.

Фомишкин (53) 621.314.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 760344, кл. Н 02 М 7/10, 1980.

Основы проектирования микроэлектронной аппаратуры/Под ред. Б.Ф. Высоцкого — M.; Сов. радио, 1977, с. 180, рис. 5 6 б. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в экономичных низковольтных вторичных источниках электропитания, Известны преобразователи переменного напряжения в постоянное, выполненные по схемам синхронных выпрямителей. Преобразователь осуществляет выпрямление переменного напряжения с удвоением. Он содержит МДП-транзистор, к подложке и стоку которого подключено по конденсатору. При положительной полуволне напряжения на входе ток протекает через р-и-переход исток-подложка, а при отрицательной полуволне — через канал открытого

МДП-транзистора.

В другом преобразователе использовано последовательное включение двух МПДтранзисторов, что позволяет осуществить выпрямление высоковольтных напряжений.. Ж 1725352 А1 (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в экономичных низковольтных вторичных источниках электропитания. Цель изобретения — повышение КПД. За счет подачи управляющего сигнала не только на затвор, но и на подложку

МДП-транзистора 2 реализуется параллельное включение самого МДП-транзистора с иканалом и биполярного п-.ð-п транзистора, коллектором которого является сток, эмиттером — исток, а базой — подложка, входящего в структуру МДП-транзистора 2. Малое остаточное напряжение биполярного транзистора уменьшает статические потери преобразователя, за счет чего и повышается

КПД, Такой преобразователь обладает хорошими параметрами при использовании напряжений больших амплитуд. и

Недостатком преобразователей является относительно небольшой КПД при работе на низких (менее 6 В) напряжениях. у

Наиболее близким техническим решением является преобразователь переменного напряжения в постоянное, в качестве прототипа из которого используют одно плечо схемы, содержащее силовой трансформвтор, к первичной обмотке которого ), и подключен источник входного, переменного напряжения, МПД-транзистор с п-каналом, затвор которого подключен к крайнему управляющему выводу вторичной обмотки трансформатора, и сопротивление нагрузки, первый вывод которого подключен к выводу от общей точки вторичной обмотки трансформатора, силовой промежуточный

1725352

15

25

55 вывод которой подключен к истоку с подложкой МДП-транзистора, сток которого подключен к второму выводу сопротивления нагрузки. Такой преобразователь имеет высокий КПД при работе на напряжениях в несколько десятков вольт. Однако, при работе на низких напряжениях его КПД становится относител ьно небол ьш им (за счет остаточного напряжения на открытом МДПтранзисторе), что и является основным недостатком прототипа, Цель изобретения — повышение КПД преобразователя при работе на низких (мене 6 В) напряжениях.

Указанная цель достигается в преобразователе переменного напряжения в постоянное, содержащем силовой трансформатор, первичная обмотка которого соединена с входными выводами для подключения источника питания, а его вторичная обмотка выполнена с силовым отводом от части ее витков и

МДП-транзистор с п-каналом, причем, крайний управляющий вывод вторичной обмотки трансформатора соединен с затвором МДПтранзистора, ее силовой отвод — с истоком

МДП-транзистора, а другой крайний вывод образует один из выходных выводов для подключения нагрузки. Сток МДП-транзистора образует другой выходной вывод за счет введения двух диодов, резистора и снабжения вторичной обмотки дополнительным управляющим отводом, расположенным между ее крайним управляющим выводом и основным силовым отводом и соединенным с анодом первого диода, катод которого через резистор соединен с подложкой МДП-транзистора и анодом второго диода, подключенного катодом к крайнему управляющему выводу вторичной обмотки трансформатора.

За счет подачи управляющего сигнала не только на затвор, но и на подложку МДПтранзистора, реализуется параллельное включение самого МДП-транзистора с и-каналом и биполярного и-р-и транзистора, . коллектором которого является сток, эмиттером — исток, а базой — подложка, входящего в структуру МДП-транзистора. Малое остаточное напряжение биполярного транзистора уменьшает статические потери преобразователя, за счет чего и повышается

КПД.

На чертеже представлена принципиальная схема преобразователя переменного напряжения в постоянное. Преобразователь содержит силовой трансформатор 1, МДП-транзистор с и-каналом 2, сопротивление нагрузки 3, два диода 4 и 5, резистор 6, Трансформатор 1 имеет две обмотки; первичную и вторичную. К первичной обмотке трансформатора 1 подключен источник входного переменного напряжения.

Вторичная обмотка трансформатора 1 имеет четыре вывода: крайний управляющий вывод, дополнительный управляющий вывод, силовой промежуточный вывод и вывод от общей точки. Крайний управляющий вывод подключен к затвору МДП-транзистора

2 и катоду диода 5. Дополнительный управляющий вывод подключен к аноду диода 4, катод которого подключен к первому выводу резистора 6, второй вывод которого подключен к подложке МДП-транзистора 2 и аноду диода 5. Силовой вывод вторичной обмотки трансформатора 1 подключен к истоку МДПтранзистора 2, Общий вывод поключен к первому выводу сопротивления нагрузки 3, второй вывод которого подключен к стоку

МДП-транзистора 2. Резистор 6 является токоограничивающим элементом. Через диод 4 на подложку МДП-транзистора 2 поступает положительный сигнал, а через диод 5 — отрицательное напряжение.

В предлагаемом устройства МДП-транзисторов 2 представляет из себя паралелльную цепь, состоящую из МДП-транзистора и и-р-п биполярного транзистора, коллектором которого является сток, эмиттером— исток, а базой — подложка. Поскольку для открывания и-р-и транзистора требуется меньшее напряжение, чем для МДП-транзиcTGpa, открывающее (положительное) напряжение поступает на затвор и подложку (базу) с различных выводов от вторичной обмотки трансформатора 1. Запирающее напряжение здесь выбрано одинаковым.

При появлении положительной полуволны напряжения на всех (верхних) выводах вторичной обмотки трансформатора 1 относительно общего вывода на затвор и подложку (через диод 4 и резистор 6) будет воздействовать открывающее (положительное) напряжение, которое приведет. МДПтранзистор 2 в открытое состояние, т.е. будут открыты МДП- и биполярные структуры, параллельное включение которых и образует МДП-транзистор 2. В результате потечет ток через открытый МДП-транзистор 2 и нагрузку 3. При появлении отрицательной полуволны напряжения на выводах вторичной обмотки трансформатора 1 (относительно общего вывода) МДП- и биполярная структуры будут заперты, т,е. будет закрыт МДП-транзистор 2 и ток через нагрузку 3 протекать не будет.

Поскольку мощные МДП-транзисторы обладают значительно более высоким быстродействием, чем биполярные, то сначала в

1725352

Формула изобретения

Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий силовой

Составитель Д,Игумнов

Техред М.Моргентал Корректор А.Осауленко

Редактор Н.Химчук

Заказ 1183 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

МДП-транзисторе 2 будет открываться

МДП-структура, а уже затем биполярная. В результате динамические потери преобразователя в основном определяются МДПтранзистором и оказываются небольшими.

Основным недостатком мощного МДПтранзистора является более высокое остаточное напряжение в открытом состоянии (по сравнению с биполярным транзистором), что приводит к повышенным потерям в статическом режиме для МДП-преобразователей. В предлагаемом устройстве в статическом открытом состоянии именно биполярная и-р-п структура будет шунтировать МДП-структуру, в результате чего имеют место лишь малые потери энергии, обусловленные малым остаточным напряжением и-р-и транзисторов.

Таким образом, за счет малых потерь энергии как в статическом, так и в динамическом режимах реализуется повышение

КПД устройства. трансформатор, первичная обмотка которого соединена с входными выводами для подключения источника питания, а его вторичная обмотка выполнена с силовым

5 отводом от части ее витков, и МДП-транзистор с п-каналом, причем крайний управляющий вывод вторичной обмотки трансформатора соединен с затвором МДПтранзистора, ее силовой отвод подсоединен

10 к источнику МДП-транзистора, а другой крайний вывод образует один из выходных выводов для подключения нагрузки, при этом сток МДП-транзистора образует другой выходной вывод, отличающийся

15 тем, что, с целью повышении КПД, дополнительно введены два диода и резистор, а вторичная обмотка снабжена дополнительным управляющим отводом, расположенным между ее крайним управляющим выводом и

20 основным силовым отводом и соединенным с анодом первого диода, катод которого через резистор соединен с подложкой МДПтранзистора и анодом второго диода, подключенного катодом к крайнему управ25 ляющему выводу вторичной обмотки трансформатора.