Преобразователь переменного напряжения в постоянное

(я)5 Н 02 М 1 г:110 Ц ОПИСАН АВТОРСКОМУ ИЗОБРЕТЕН СВИДЕТЕЛЬСТ ЕЛЪ ПЕРЕМЕННОГТОЯННОЕ(56) Основы проектирования микроэлектронной аппаратуры./ Под ред, Б,ф. Высоцкого. - . МСоветское радио, 1977, с, 180, рис,5; 6 э, б.Авторское свидетельство СССРВ 1642569, кл, Н 02 М 7/10; 11,10,89.1(57) Устройство мож качестве источника ронных устройств. С устройство содержи тор 1, к первичной ключен источник в напряжения, два М два резистора 5, 6. Р грузочным и подклю водам к общему выв д ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ет быть использовано в питания микрозлектущность изобретения: т силовой трансформа- обмотке которого подходного переменного ДП-транзистора 2, 3 и езистор 6 является начен своим первым выоду вторичной обмотки1746497 20 трансформатора 1, крайний управляющий вывод которой подключен к затвору МДП- транзистора 3, исток которого подключен к первому выводу резистора 5 и стоку МДП- транзистора 2, Исток с подложкой МДП- транзистора 2 подключены к втооому промежуточному выводу вторичной обмотки трансформатора 1. За счет введения в устройство транзистора со статической индукцией 4, двухдиодов 7, 8 и конденсатора 9 повышается КПД, При этом первая обкладка конденсатора 9 подключена к общему выводу вторичной обмотки трансформатора 1, а вторая обкладка - к аноду диода 8 и стоку МДП-транзистора 3, подложка которого соединена с истоком и подключена к Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для питания разнообразных микроэлектронных устройств,Известны преобразователи переменного напряжения в постоянное, выполненные по схемам синхронных выпрямителей, 8 качестве силовых активных элементов могут быть использованы как биполярные, так и МДП-транзисторные. Преобразователи на МДП-транэисторах характеризуются большим КПД. Такие преобразователи содержат силовой трансформатор с секционной вторичной обмоткой и два МДП-транзистора, каждый из которых образует плечо устройства, являющееся однополупериодным выпрямителем. Сток МДП-транзистора подключен к силовому выводу вторичной обмотки трансформатора, исток - к сопро- тивлению нагрузки, а затвор - к крайнему . (управляющему) выводу вторичной обмотки, напряжение на котором управляет состоянием МДП-транзистора.Основной недостаток данного преобразователя - относительно невысокий КПД, определяемый конечным сопротивлением канала МДП-транзистора.Наиболее близким техническим решением является преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий силовой трансформатор, к первичной обмотке которого подключен источник входного переменного напряжения, три МДП-транзистора, первые два из которых имеют п-канал, а третий - р-канал, два резистора, второй из которых является нагрузочным и подключен между общим выводом вторичной обмотки трансформатора и стокатоду первого диода 7. Анод диода 7 подключен к второму выводу резистора 5 и затвору транзистора 4, исток которого подключен к второму выводу резистора 6, а сток - к первому промежуточному выводу вторичной обмотки трансформатора 1 и затвору МДП-транзистора 2. Исток МДП-транзистора 2 подключен к катоду диода 8, Использование транзистора 4 в качестве силового выпрямительного элемента и обеспечение его запертого состояния при воздействии отрицательной полуволны на его стоке и форсированного открытого состояния при воздействии положительной полунолны приводит к минимальным потерям энергии. 1.ил. ком второго МДП-транзистора, подложка которого подключена к первому выводу первого резистора, второй вывод которого подключен к стоку первого МДП-транзистора,стоку с подложкой третьего МДП-транзистора и истоку второго МДП-транзистора. затвор которого подключен к крайнему управляющему выводу вторичной обмотки трансформатора и затвору первого МДП 10 транзистора, исток и подложка которогоподключена к затвору третьего МДП-транзистора и второму промежуточному выводу вторичной обмотки трансформатора,первый промежуточный вывод которой подключен к истоку третьего МДП - транзистора,Недостаток известного преобраэователя - относительно небольшой КПД Цель изобретения - .повышение КПД.Указанная цель достигается в преобразователе переменного напряжения в постоянное, содержащем силовой трансформатор, к первичной обмотке которого подключен источник входного переменного напря жения, два МДП-транзистора и дварезистора, второй из которых является нагрузочным и подключен своим первым выводом к общему выводу вторичной обмотки трансформатора, крайний управляющий вы вод которой подключен к затвору второгоМДП-транзистора, исток которого подключен к первому выводу первого резистора и стоку первого МДП-транзистора, исток с подложкой которого подключен к второму 35 промежуточному выводу вторичной обмотки трансформатора, за счет введения транзистора со статической индукцией; двух диодов и конденсатора, первая обкладка которого подключена к общему выводу вторичной обмотки трансформатора, а вторая обкладка - к аноду второго диода и стоку второго МДП-транзистора, подложка которого соединена с истоком и подключена к катоду первого диода, анод которого подключен к второму выводу первого резистора и затвору.транзистора со статической индукцией, исток которого подключен к второму выводу второго резистора, а сток - к первому промежуточному выводу вторичной обмотки трансформатора и затвору первого МДП-транзистора, исток которого подключен к катоду второго диода,За счет использования в качестве силового элемента транзистора со статической индукцией и за счет обеспечения его запертого состояния при поступлении на его сток отрицательного напряжения (отрицательной полуволны) снижаются потери преобразования в устройстве, чем и определяется повышение КПД,На чертеже представлена принципиальная схема преобразователя переменного напряжения в постоянное,Преобразователь содержит силовой трансформатор 1, даа МДП-транзистора 2 и 3 с р-каналом, транзистор со статической индукцией (СИТ) 4, два резистора 5 и 6, двадиода 7 и 8, конденсатор 9, МДП-транзистор 2 имеет индуцированный канал, а МДП-транзистор 3 может иметь как встроенный, так и индуцированный канал, Резистор 6 является нагрузкой устройства.Трансформатор 1 имеет две обмотки: первичную и (секционную) вторичную. К первичной обмотке подключен источник входного переменного напряжения (не обозначен), Вторичная обмотка трансформатора 1 имеет четыре вывода: общий (крайний) вывод, управляющий (крайний) вывод и два промежуточных вывода. Общий вывод вторичной обмотки подключен к первой обкладке конденсатора 9 и первому выводунагрузки 6, второй вывод которой подключен к истоку СИТ 4. Управляющий крайний вывод вторичной обмотки трансформатора 1 подключен к затвору МДП-транзистора 3, сток которого подключен к аноду диода 8 ивторой обкладке конденсатора 9; Первый промежуточный вывод вторичной обмотки трансформатора 1 является силовым, он подключен к затвору МДП-транзистора 2 и стоку СИТ 4, затвор которого подключен квторому выводу резистора 5 и аноду диода 7. Второй промежуточный вывод вторичной обмотки подключен к катоду диода 8 и истоку с подложкой МДП-транзистора 2, сток которого подключен к истоку с подложкой40 45 50 10 30 35 МДП-транзистора 3, первому выводу резистора 5 и катоду диода 7.Резистор 5 является ограничителем тока затвора СИТ 4 (при положительном напряжении на нем), СИТ 4, который иногда называют транзистором с электростатическим управлением, обладает минимальными потерями преобразования (как . статическими, так и динамическими) из всех существующих мощных транзисторов. Особенностью СИТ является то, что он находится в открытом состоянии при нулевом напряжении на его затворе (сетке).Преобразователь работает следующимобразом.5 При появлении отрицательного напряжения (отрицательной полуволны) на промежуточных и управляемом (крайнем) выводах вторичной обмотки трансформатора 1 (относительно ее общего вывода) МДП- транзистор 2 закрыт, а МДП-транзистор 3 открыт. При этом на затвор СИТ 4 поступает отрицательное (запирающее) напряжение с второго промежуточного вывода вторичной обмотки по двум цепям. через открытый МДП-транзистор 3 и диоды 7 и 8 и через р-и-переход сток - подложка МДП-транзистора 2, В результате СИТ 4 надежно заперт. Конденсатор 9 заряжается примерно до амплитудного значения напряжения на втором промежуточном выводе вторичной обмотки трансформатора 1 и сохраняет это напряжение. Отрицательное напряжение с конденсатора 9 поддерживает запертое состояние СИТ 4 и при уменьшении отрица- тельного напряжения на промежуточных выводах вторичной обмотки, и в том случае, когда оно станет равным нулю и даже будет иметь небольшое положительное значение, т.е, в режимах, когда МДП-транзистор 2 закрыт, а МДП-транзистор 3 открыт.При появлении положительного напряжения (положительной полуаолны) на промежуточных и управляющем (крайнем) выводах вторичной обмотки трансформатора 1 (относительно ее общего вывода) происходит закрывание МДП-транзистора 3 и открывание МДП-транзистора 2 (когда это положительное напряжение превышает пороговые напряжения МДП-транзисторов).Причем сначала закрывается МДП-транзистор 3, а чуть позже открывается МДП-тран- зистор 2. В этот промежуток времени СИТ 4 еще заперт отрицательным напряжением по затвору, присутствующим на его емкости затвор - исток. Затем на затвор СИТ 4 через открытый МДП-транзистор 2 и токоограничительный резистор 5 поступает положительное напряжение, приводящее СИТ 4 а открытое состояние с очень малым сопро1746497 Составитель Д.ИгумновТехред М.Моргентал . Корректор М.Пожо Редактор Н.Тупица Заказ 2401 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 тивлением канала (-0,01 Ом). В результатетечет ток через нагрузку 6, а потери энергиина выпрямительном элементе, т,е. на СИТ 4,минимальны,Итак, предлагаемый преобразователь 5имеет минимальные потери преобразования, а следовательно, высокий КПД, за счетиспользования СИТ в качестве силового выпрямительного элемента, обеспечения егозапертого состояния при воздействии отрицательной полуволны (на стоке СИТ) и форсированного открытого состояния привоздействии положительной полуволны.Экспериментальная проверка работыпреобразователя переменного напряжения 15в постоянное была проведена на СИТ КП 801и 2 П 926, По сравнению с известным в предлагаемом преобразователе наблюдаетсяповышение КПД. Так, при частоте переключения в 100 кГц КПД повысился до 0,94, 20тогда как в известном преобразователе онне превышает 0,9, Технология изготовления предлагаемого преобразователя практически не усложняется.Ф о р м.у л а и з о б р е т е н и я 25Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий силовойтрансформатор, первичная обмотка которого соединена с входными выводами для подключения источника входного переменного 30напряжения, а вторичная выполнена с двумя промежуточными выводами, два МДП- транзистора и резистор, причем один крайний вывод вторичной обмотки трансформатора образует первый выходной вывод для подключения резистивной нагрузки, являющийся общим, другой крайний управляющий вывод вторичной обмотки подключен к затвору второго МДП-транзистора, исток которого подключен к первому выводу резистора и стоку первого МДП-транзистора, исток с подложкой которого подключен к второму промежуточному выводу вторичной обмотки трансформатора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения КПД, оба МДП-транзистора выполнены с р-каналом и дополнительно введены транзистор со статической индукцией. два диода и конденсатор, первая обкладка которого подключена к общему выводу, а вторая обкладка к аноду второго диода и стоку второго МДП-транзистора, подложка которого соединена с истоком и подключена к катоду первого диода. анод которого подключен к второму выводу резистора и затвору транзистора со стати- ческой индукцией, исток которого образует второй выходной вывод, а сток подключен к первому промежуточному выводу вторичной обмотки трансформатора и затвору первого МДП-транзистора, исток которого подключен к катоду второго диода.