Преобразователь переменного напряжения в постоянное

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1725352 2 М 7217 5)5 ОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Московский институт радиэлектроники и автоматики72) Д.В. Игумнов, В,А. Масловский и В.В. Фомишкин(56) Авторское свидетельство СССР М 760344, кл. Н 02 М 7/10, 1980.Основы проектирования микроэлектронной аппаратуры/Под ред. Б,Ф. Высоцкого - М.; 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. Пре. образователь 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 МПД- транзисторов, что позволяет осуществить выпрямление высоковольтных напряжений.(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 пканалом и биполярного п-.р-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.евввйНедостатком преобразователей является относительно небольшой КПД при работе на низких (менее 6 В) напряжениях. уНаиболее близким техническим решением является преобразователь переменного напряжения в постоянное, в качестве фф прототипа из которого используют одно плечо схемы, содержащее силовой трансформвтор, к первичной обмотке которого ), подключен источник входного, переменного д 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 промежуточный10 15 20 25 30 35 40 45 50 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 МДП- транзисторе), 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 МДП- транзистора, 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 МДП- транзистора, 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 п-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 МДП- транзистора 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-транзистора, 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. МДП- транзистор 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 в1725352 Составитель Д, Техред М.Морге мновал ректор А.Осауленк Химч едак Тираж Подписственного комитета по изобретениям и отк 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 аказ 1183 ВНИИПИ Госу НТ СССР тиям роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10 МДП-транзисторе 2 будет открываться МДП-структура, а уже затем биполярная, В результате динамические потери преобразователя в основном определяются МДП- транзистором и оказываются небольшими. Основным недостатком мощного МДП- транзистора 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, Формула изобретенияПреобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий силовой 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 МДП- транзистора, ее силовой отвод подсоединен 10 к источнику МДП-транзистора, а другойкрайний вывод образует один из выходных выводов для подключения нагрузки, при этом сток МДП-транзистора образует другой выходной вывод, о т л и ч а ю щ и й с я 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 соединеннымс анодом первого диода, катод которого через резистор соединен с подложкой МДП- транзистора и анодом второго диода, подключенного катодом к крайнему управ ляющему выводу вторичной обмотки трансформатора.