Преобразователь напряжения

АНИЕ ИЗОБРЕТЕН П ПАТЕН Комитет Российской федерации по патентам и товарным знакам(57) Использование: при проектиисточников питания. Сущность израэователь содержит шесть МДиндуцированным каналом 2 - 7,соединены с источниками, Стоки(Я 1) 5 Н 02 М 7 538 присоединены к крайним выводам первичной обмотки трансформатора, а истоки через дополни - тельные транзисторы 4, 5 подсоединены к общему выводу и через дополнительные транзисторы 6, 7 - к входному выводу. Истоки и затворы дополнительных транзисторов 6, 7 подключены к дополнительнь 1 м обмоткам трансформатора 1, Дополнительные транзисторы 6, 7 служат для выравнивания напряжений на последовательно соединенных транзисторах 2, 4 и 3, 5 на уровне входного напряжения. Устройство обеспечивает повышение рабо- чего напряжения в два раза. 1 ил.Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для преобразования напряжений, например, вовторичных источниках электропитания,Широко известны преобразователи с 5разделительным трансформатором и внешним возбуждением 1 . Силовая часть таких преобразователей. может бытьвыполнена на биполярных и МДП-транзисторах, Схема преобразователя содержит 10силовой трансформатор, один из выводовпервичной обмотки которого подключен кминусовой входной клемме, а другой - квыводу схемы управления и истоку с подложкой МДП-транзистора, сток которого 15подключен к плюсовой входной клемме. Затвор МДП-транзистора подключен к нулевой шине схемы управления, К вторичнойобмотке трансформатора подключается выпрямитель, обеспечивающий на нагрузке 20постоянное напряжение, Основным недостатком аналога является работа устройствапри постоянном подмагничивании трансФорматора, что приводит к увеличению егомасс и абариов. 25Наиболее близким техническим решением является преобразователь напряжения 2, содержащий трансформатор,выводы от вторичной обмотки которого подключены к соответствующим выходным З 0клеммам, и два МДП-транзистора с индуцированным п-каналом, истоки и подложки которых подключены к общей шине, а стокпервого МДП-транзистора подключен кпервому крайнему выводу первичной об- З 5мотки трансформатора, вывод от среднейточки которой подключен к клемме входногонапряжения, а второй крайний вывод - кстоку второго МДП-транзистора, затвор которого подключен к второй клемме управления, а первая клемма управленияподключена к затвору первого МДП-транзистора. В таком преобразователе к стоку закрытого МДП-транзистора прикладываетсяудвоенное входное напряжение 2 Овх. Кроме того, напряжение на стоке может иметьвыброс, возникающий в момент выключения МДП-транзистора. Повышенное напряжение на закрытом транзисторе можетпривести его к выходу из строя, что снижает 50надежность устройства, Относительно невысокая надежность и является основнымнедостатком прототипа,Повышение надежности за счет снижения напряжения на каждом закрытом МДПтранзисторе достигается в преобразователенапряжения, содержащем трансформатор, выводы от вторичной обмотки которого подключены к соответствующим выходным клеммам,и два МДП-транзистора с индуцированным п-каналом, исток и подложка каждого из которых соединены между собой, а сток первого МДР-транзистора подключен к первому крайнему выводу первичной обмотки трансформатора, вывод от средней точки которой подключен к клемме входного напряжения, а второй крайний вывод - к стоку второго МДП-транзистора, затвор которого подключен к второй клемме управления, а первая клемма управления подключена к затвору первого МДП-транзистора, за счет введения четырех дополнительных МДП-транзисторов с индуцированным и-каналом и выполнения в трансформаторе двух дополнительных обмоток, первый вывод первой из которых подключен к истоку первого основного МДП-транзистора, стоку первого дополнительного МДП-транзистора и истоку с подложкой третьего дополнительного МДП-транзистора, затвор которого подключен к второму выводу первой дополнительной обмотки трансформатора, а его сток к клемме входного напряжения и стоку четвертого дополнительного МДП-транзистора, затвор которого подключен к первому выводу второй дополнительной обмотки трансформатора, второй вывод которой подключен к стоку второго дополнительного МДП-транзистора, истоку с подложкой четвертого дополнительного МДП-транзистора и к истоку второго основного МДП-транзистора, затвор которого подключен к затвору второго дополнительного МДП-транзистора, исток и подложка которого подключены к общей шине и к истоку с подложкой первого дополнительного МДП-транзистора, затвор которого подключен к затвору первого основного МДП-транзистора,За счет последовательного включения силовых МДП-транзисторов в каждом плече устройства вдвое увеличивается максимально допустимое напряжение, чем и достигается повышение надежности. Симметрирование силовых МДП-транзисторов в закрытом состоянии осуществляется с помощью третьего и четвертого дополнительных МДП-транзисторов, управляемых сигналами с дополнительных обмоток трансформатора. Отсутствие шунтирующих резисторов позволяет получить достаточно высокий КПД,На чертеже представлена схема преобразователя напряжения; содержащая трансформатор 1 и шесть МДП-транзисторов с индуцированным и-каналом 2 - 7, ТрансФорматор 1 имеет четыре обмотки; первичную. вторичную и две дополнительные, Выводы от вторичной обмотки подключены к соответствующим выходным5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 клеммам. Выводы от вторичной обмотки подключены к соответствующим выходным клеммам. Первый крайний вывод первичной обмотки трансформатора 1 подключен к стоку МДП-транзистора 2, второй крайний вывод- к стоку МДП-транзистора 3, а вывод от ее средней точки - к клемме входного напряжения Овх и стокам МДП-транзисторов 6 и 7, Затворы МДП-транзисторов 2 и 4 подключены к первой клемме управления, а затворы МДП-транзисторов 3 и 5 - к второй клемме управления. Исток и подложка МДП-транзистора 2 подключены к стоку МДП-транзистора 4, истоку с подложкой МДП-транзистора 6 и первому выводу первой дополнительной обмотки трансформатора 1, второй вывод которой подключен к затвору МДП-транзистора 6, Затвор МДП- транзистора 7 подключен к первому выводу второй дополнительной обмотки трансформатора 1, второй вывод которой подключен к истокам и подложкам МДП-транзисторов 3 и 7 и стоку МДП-транзистора 5, Истоки и подложки МДП-транзисторов 4 и 5 подключены к общей шине,На клеммы управления необходимо подавать управляющие сигналы Оупр 1 и Оупр 2 (как и в прототипе) со схемы управления (на чертеже не показана),Устройство работает следующим образом. При поступлении на затворы МДП- транзисторов 2 и 4 положительного импульса Оулр 1 они открываются и протекает ток в первой (левой) секции первичной обмотки трансформатора 1. При этом на затворы МДП-транзисторов 3 и 5 поступает отрицательное (нулевое) напряжение Оупр 2, запирающее их, При изменении полярности управляющих импульсов Оупр 1 и Оупр 2 состояния МДП-транзисторов 2 - 5 изменяются на противоположные. В этом случае ток уже будет протекать во второй (правой) секции первичной обмотки трансформатора 1, В результате на выходных клеммах вторичной обмотки трансформатора формируется переменное напряжение заданной величины.В заявляемом устройстве используется последовательное включение двух силовых МДП-транзисторов (2 и 4, 3 и 5), дпя надежной работы которых в закрытом состоянии необходимо, чтобы падения обратного напряжения на них были примерно равны. Для такого выравнивания напряжений служат МДП-транзисторы 6 и 7, управляемые сигналами с дополнительных обмоток трансформатора 1.Когда закрыты МДП-транэисторы 2 и 4, то между стоком МДП-транзистора 2 и общей шиной действует напряжение, равное 2 Овх. Однако при этом сигнал, возникший на первой дополнительной обмотке трансформатора 1, открывает МДП-транзистор 6, через который на сток МДП-транзистора 4 поступает напряжение Овх, симметрирующее сборку иэ МДП-транзисторов 2 и 4. Таким образом, к каждому из МДП-транзисторов 2 и 4 будет приложено напряжение, равное Ок, В рассматриваемом режиме сигнал, возникающий на второй дополнительной обмотке трансформатора 1, поддерживает запертое состояние МДП- транзистора 7, т.е. устраняет его влияние на работу МДП-транзисторов 3 и 5.Когда открыты МДП-транзисторы 2 и 4 (и закрыты МДП-транзисторы 3 и 5), сигнал с первой дополнительной обмотки трансформатора 1 запирает МДП-транзистор 6, исключая его влияние на работу МДП-транзисторов 2 и 4. При этом с помощью открытого МДП-транзистора 7 осуществляется (аналогичное) симметрирование запертых МДП-транзисторов 3 и 5, В результате в заявляемом устройстве при закрытых силовых транзисторах (как 2 и 4, так 3 и 5) падение напряжения на каждом из них примерно равно Овх. Устройство обеспечивает повышение в два раза рабочего напряжения при обеспечении надежной работы силовых МДП-транзисторов, Отсутствие традиционных шунтирующих резисторов позволяет сохранить высокие значения КПД. Кроме того, при сохранении заданного рабочего напряжения заявляемое устройство позволяет заменить один высоковольтный МДП-транзистор на два последовательно включенных относительно низковольтных, имеющих существенно меньшее сопротивление канала (потерь) гк. Например, можно заменить один МДП-транзистор КП 701 с гк=2 Ом на два МДП-транзистора КП 91 с гк=0,10 м, В результате достигается повышение КПД,Устройство может стать основой для создания более сложных и совершенных преобразовательных устройств и систем,Экспериментальная проверка преобразователя напряжения была проведена на МДП-транзисторах КП 701, КП 912, КП 301 и лабораторных образцах. По сравнению с аналогами и прототипом в заявляемом устройстве удалось обеспечить надежную работу двух последовательно включенных силовых МДП-транзисторов, что позволило вдвое увеличить рабочее напряжение, а при сохранении величины рабочего напряжения - повысить КПД. Так, при Овх=150 В заменой2004060 одного МДП-транзистора КП 701 на два КП 912удалось увеличит КПД с - 0,8 до 0,92,(56) 1, Ромаш Э.М, Высокочастотныетранзисторные преобразователи, М.: Радиои связь. 1988, с. 32, р. 2.11 а,е. 5 Формула и зоб рете н ия току первого МДП-транзистора, стоку первого дополнительного МДП-транзистора и 10 истоку с подложкой третьего дополнительного МДП-транзистора, затвор которого подключен к второму выводу первой дополнительной обмотки трансформатора, а 15его сток - к входному выводу и стоку четвертого дополнительного МДП-транзистора, затвор которого подключен к первому .выводу второй дополнительной обмотки трансформатора, второй вывод которой подсоединен к стоку второго дополнительного МДП-транзистора, истоку с подложкой четвертого дополнительного МДП-транзистора и истоку второго МДП- транзистора, затвор которого подключен к затвору второго дополнительного МДП- транзистора, исток и подложка которого подсоединены к общему выводу и истоку с подложкой первого дополнительного МДП- транзистора, затвор которого подключен к затвору первого МДП-транзистора,Составитель Д.ИгумновТехред М.Моргентал Корректор А, Козориз РедакторЗаказ 3327 Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий трансформатор, выводы от вторичной обмотки которого подключены к соответствующим выходным выводам, и два МДП-транзистора с индуцированным п-каналом, исток и подложка каждого из которых соединены между собой, а сток первого МДП-транзистора подключен к первому крайнему выводу первичной обмотки трансформатора, вывод от средней точки которой подключен к входному выводу, а второй крайний вывод - к стоку второго МДП-транзистора, затвор которого подключен к второму выводу управления, а первый вывод управления подключен к затвору первого МДП-транзистора, отличающийся тем, что введены четыре дополнительных МДП-транзистора с индуцированным и-каналом и две дополнительные обмотки трансформатора, первый вывод первой из которых подключен к ис 2, Ромаш Э,М. Высокочастотные транзисторные преобразователи, М,: Радио и связь, 1988, с. 36, р. 2.13 г.