Преобразователь переменного напряжения в постоянное

(51) 5 МИТЕТОТКР ЫТИЯМ ГОСУДАР СТВ Е ННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ СВ Гл НОГО хнике. нкцио- КПД и,г(56) Филиппов Е. Нелинейная электрока, М.: Энергия, 1968, с.273, рис.7.3 аАвторское свидетельство СССРВ 911672, кл. Н 02 М 7/155, 1980.Авторское свидетельство СССРЬ 1064396, кл, Н 02 М 7/06, 1980.Заявка Франции М 2067356,кл. Н 02 М 7/00, 1969.Заявка ФРГ ЬЬ 3217791,кл. Н 02 М 7/217,1983.(57) Изобретение относйтся к радиотеЦель изобретения - расширение фунальных возможностей, повышение чувствительности преобразователя в области малых выпрямляемых напряжений. В преобразователь, состоящий из входной цепи 1 в виде трансформатора, нелинейного элемента 2 в виде биполярного транзистора и нагрузки 3, дополнительно введены резистор 4 и источник 5 управляющего напряжения, через которые база биполярного транзистора соединена с одним из выводов вторичной обмотки трансформатора и с одним из выходных выводов для подключения нагрузки 3. Другой вывод вторичной обмотки трансформатора через коллектор-эмиттерный переход биполярного транзистора соединен с другим выходным выводом, Указанное включение. биполярного транзистора позволяет управлять нелинейными 3 свойствами участка коллектор-эмиттер, придавая ему, в зависимости от управляю- М щего тока, то свойство вентиля; то свойство двух встречно включенных р-п-переходов, 2 з.п. ф-лы, 6 ивИзобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при проектировании схем преобразования формысигналов; выпрямителей, детекторов, измерительных преобразователей,умножителейчастоты и т.д,Известны преобразователи переменного напряжения в постоянное в виде выпрямителей, содержащие входную цепь в видетрансформатора, первичная обмотка которого соединена с входными выводами дляподключения источника переменного напряжения, нелинейный элемент в виде полупроводникового диода и нагрузку в видерезистора, подключенных последовательнок вторичной обмотке трансформатора.Известны также преобразователи переменного напряжения в постоянное, в которых в качестве нелинейных элементовиспользуются транзисторы.Недостатками этих устройств являютсяограниченные функциональные возможности ввиду однозначного применения посвоему прямому назначению, это не позволяет, например, переключать дистанционновыполняемую устройствами функцию, недостатком также является недостаточная чувствительность в области малых выпрямляемых напряжений,Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство, которое содержит трансформатор, первичная обмоткакоторого соединена с входными выводамидля подключения источника, переменногонапряжения, а вторичная обмотка первымвыводом через коллекторно-эмиттерный переход транзистора и вторым выводом непосредственно соединена с первым ивторым выходными выводами для подключения нагрузки,Недостатками этого устройства являются ограниченные функциональныевозможности, а также недостаточная чувствительность в области малых выпрямляемых напряжений,Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счетобеспечения дистанционного управленияфункцией, выполняемой преобразователемпеременного напряжения в постоянное, атакже повышение чувствительности в области малых уровней входного сигнала.Поставленная цель достигается тем,что, в устройстве, содержащем трансформатор, первичная обмотка которогосоединена с входными выводами дляподключения источника переменного напряжения, а вторичная обмотка первым выводом непосредственно соединена спервым и вторым выходными выводами для подключения нагрузки, дополнительно введены источник управляющего напряжения ирезистор, включенный между базой транзистора и первым выходом источника управ 5 ляющего напряжения, второй выходкоторого соединен с вторым выводом вторичной обмотки трансформатора, а такжетем, что в него введен второй транзистор,а трансформатор снабжен дополнитель 10 ной вторичной обмоткой, включенной противофазно основной вторичной обмотке,причем коллектор-эмиттерный переход второго транзистора включен между свободным выводом дополнительной вторичной15 обмотки и первым выходным выводом, а егобаза через второй дополнительно введенный резистор соединена с первым выходомвторого дополнительно введенного источника управляющего напряжения, второй вы 20 ход которого подключен к общей точкесоединения вторичных обмоток трансформатора, образующей общий выходной вывод,Кроме того, в устройство параллельно25 основному транзистору включен дополнительно введенный транзистор противоположного основному типа пооводимости,база которого соединена с вторым выходомвторого дополнительно введенного источ 30 ника управляющего напряжения, первыйвыход которого обьединен с вторым выходом первого дополнительно введенного источника управляющего напряжения,образуя общий вывод,35 Техническая сущность предложения состоит в том, что использование в устройствебиполярного транзистора, электроды коллектор-эмиттер которого включены в качестве нелинейного элемента, а база40 подключена к источнику управляющего напряжения, позволяет управлятьнелинейными свойствами участка коллектор-эмиттерного транзистора. Такая возможность базиоуется на свойстве участка45 коллектор-эмиттерного транзистора вестисебя или как линейное сопротивление, иликак нелинейное сопротивление (диод), иликак большое сопротивление (включенныевстречно два диода) в зависимости от уп рав 50 ляющего тока через один из р-и-переходовтранзистора. При этом транзистор в режимевентиля обладает термостабильной вольтамперной характеристикой, позволяющейвыпрямлять сигналы, начиная с уровня в55 несколько милливольт. Управление нелинейными элементами в виде биполярныхтранзисторов позволяет, например, переключать схему двухполупериодного выпрямления в режим однополупериодноговыпрямления или выключать устройство,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 работающее от такого выпрямителя через выключение самого выпрямителя, что повышает экономичность. Гибкое управление предлагаемым устройством расширяет его функциональные возможности, переключая его с выполнения одной функциина другую без изменения структуры.В предлагаемом устройстве используются нелинейные свойства участка коллектор-эмиттерного транзистора, который в зависимости от управляющего тока обладает свойствами или вентиля, или малого линейного сопротивления, или свойствами двух встречно включенных р-.п-переходов,На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройсгва в виде однополупериодного выпрямителя; на фиг. 2 - то же, в виде двухполупериодного выпрямителя; на фиг.3 - вариант однополупериодного выпрямителя, позволяющего переключать полярность выходного напряжения; на фиг. 4 - эквивалентные схемы участка коллекторэмиттерного биполярного транзистора при различных значениях управляющего тока через управляющий р-и-переход; на фиг. 5 -эквивалентные схемы биполярного транзистора при 1 упр =50 мкА; на фиг, б - вольт-амперная характеристика коллектор-эмиттерного участка. Устройство (фиг, 1) содержит входную цепь 1, нелинейный. элемент 2 в виде биполярного транзистора, участок коллекторэмиттер которого включен в качестве вентиля, нагрузку 3, резистор 4, подключенный между базой транзистора 2 и источником 5 управляющего напряжения,Двухполупериодный выпрямитель содержит входную цепь 1, выполненную в виде трансформатора с противофазными обмотками, два биполярных транзистора 2,включенных между обмотками трансформатора и нагрузкой 3, резисторы 4, подключающие базы транзисторов к источникам 5 управляющих напряжений (токов).Устройство работает следующим образом,Входное. напряжение трансформируется во входной цепи 1 и поступает через нелинейный элемент 2 в виде биполярного . транзистора на нагрузку 3, В зависимости от величины управляющего тока, поступающего в базу транзистора через резистор 4 от источника 5 управляющего напряжения, биполярный транзистор ведет себя или как большое сопротивление, или как малое сопротивление, или как вентиль со стабильной вольт-амперной характеристикой (фиг.4); Эквивалентная схема биполярного транзистора в режиме слабых управляющих токов в цепи базы представлена на фиг. 5, а, -для и-р-и транзистора и б - для р-и-р транзистора. Вольт-амперные характеристикиучастка коллектор-эмиттерного транзистора при протекании небольшого тока (единицы, десятки микроампер) через областьбазы транзистора, снятые экспериментально при различной температуре, приведенына фиг. б,При различных управляющих токах осуществляются режимы "Включено", "Выключено" и "Выпрямление", т.е. устройствовыполняет функции выпрямителя и электронного ключа под действием определенного уровня управляющего напряжения (тока)В зависимости от уровней управляющих напряжений устройство по фиг. 2 можетвыполнять функции однополупериодноговыпрямителя, двухполупериодного выпрямителя или функции электронного ключа.При этом следует учитывать, что в некоторых случаях режим включения обоих транзисторов может быть неприемлем,На фиг. 3 представлен вариант предлагаемого устройства, позволяющий под действием управляющего напряженияпереключать выпрямитель с режима выпрямления напряжения положительнойполярности на режим выпрямления отрицательной полярности.Особенностью схемы на фиг. 3 являетсявыполнение нелинейного-элемента выпрямителя в виде параллельного соединениядвух биполярных транзисторов с различными типами проводимости и подключение базы каждого транзистора через резисторы кразличным источникам управляющего напряжения или к одному источнику управляющего напряжения, позволяющемуполучать напряжения различной полярности,Предлагаемое устройство обладает широкими функциональными возможностямибез изменения структуры и может найтиприменение преимущественно в техникепреобразования и формирования сигналов.Проведенный эксперимент показал высокую чувствительность и, как следствие,более высокий КПД при малых уровняхвходных сигналов, а также высокую термостабильность (фиг, 6) предлагаемого устройства. Таким образом, не изменяя структурыпредлагаемое устройство под действием управляющего сигнала выполняет различныефункции, т.е, изменяет свои качества.Формула изобретения1. Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трансформатор, первичная обмотка которогосоединена с входными выводами для подключения источника переменного напряже1713055 ЫХ ния, а вторичная обмотка первым выводом через коллектор-эмиттерный переход транзистора и вторым выводом непосредственно соединена с первым и вторым выходными выводами для подключения нагрузки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, повышения КПД и чувствительности в области малых выпрямляемых напряжений, дополнительно введены источник управляющего напряжения и резистор, включенный между базой транзистора и первым выходом источника управляющего напряжения, второй выход которого соединен с вторым выводом вторичной обмотки трансформатора.2. Преобразователь по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в него введен второй транзистор, а трансформатор снабжен дополнительной вторичной обмоткой, включенной противофазно основной вторичной обмотке, причем. коллектор-эмиттерный переход второго транзистора включен между свободным выводом дополнительной вторичной обмотки и первым выходным выводом, а его база через второй дополнительно 5 введенный резистор соединена с первымвыходом второго дополнительно введенного источника управляющего напряжения, второй выход которого подключен к общей точке соединения вторичных обмоток транс форматора, образующей общий выходнойвывод.3, Преобразователь по и, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в нем параллельно основному транзистору включен дополнительно 15 введенный транзистор противоположного.типа проводимости, база которого соединенас вторым выходом второго дополнительно введенного источника управляющего напряжения, первый выход которого 20 обьединен с вторым выходом первого дополнительно введенного источника управляющего напряжения, образуя общий вывод.Ъ1713055 ДЛ Р а 5 орректор Л,Пата едактор Ю.Серед зводственно-и Заказ 542 ВНИИПИ Госуда Составитель А.КириллоТехред М.Моргентал Тираж Подписноеенного комитета по изобретениям и открытиям при ГК 3035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 ский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101