Источник питания

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сфюэ СоаетскиксоциалистическихРеспублик он 900376(23) ПриоритетОпубликовано 2301 Я 2,Бюллетень Мо 3Дата опубликования описания 2301,82 йМ Кл з Н 02 М 3/335 Государственный комитет СССР но дедам изобретений и открытий" ,(54) ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ Изобретение относится к электротехнике,в частности к преобразователям напряжения для электронных часов и других аналогичных приборов с жидкокристаллическим индикатором.Известен преобразователь напряже-: ния, содержащий схему умножения напряжения и КМДП-усилитель уровня с парафазным выходом. Схема умножения напряжения содержит два каскада для получения высокого напряжения, выходной МДП-транзистор, тип проводимости которого соответствует полярности преобразуемого напряжения, и выходной сглаживающий конденсатор. Каждый каскад для получения высокого напряжения содержит КМДП-инвертор, МДП- транзистор, тип проводимости которого соответствует полярности преобразуемого напряжения, и накопительный конденсатор 11Недостатком данного преобразователя напряжения является большой собственный тбк потребления, что обусловлено особенностью известных схем КМДП-усилителей уровня с пара".:. фазным выходом:фронт переключения одного из выходов в состояние усиливаемого уровня потенциала запаздывает по отношению к соответст ующе. му фронту переключения второто выхода. Это приводит к тому, что припереключении МДП-транзисторов схемыумножения напряжения имеют местопаразитные состояния одновременнойпроводимости МДП-транзисторов, следствием чего является наличие параэитных токов между выходной и питающими шинами преобразователя напряжения.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому источникупитания является преобразовательная 15 ячейка, содержащая каскад умножениянапряжения, состоящий из накопитель.ного конденсатора, подключенного квыходу первого КМдП-инвертора и точ"ке соединения истока питающего истока выходного МДП-транзисторов стипом проводимости, соответствующимполярности преобразуемого напряжения, при этом исток транзистора КМДПинвертора с типом проводимости соответствующим полярности преобразуемого напряжения и сток питающего МДП-транзистора соединены с источником напряжения, сток другого транзистора КМДП-инвертора обратного типапроводимости образует общий выводячейки, а исток выходного МДП-транзистора - выходной вывод, между которым включен выходной сглаживаищий конденсатор, а также управляющий каскад, состоящий из парафазного усилителя, прямой выход которого через 5 второй ХМДП-инвертор подключен к затвору питающего МДП-транзистора, а инверсный - через третий КМДП-инвертор - к затвЬру выходного МДП- транзистора, причем вход усилителя 10 образует управляющий вход ячейки и через узел задержки связан со входом первого КМДП-инвертора 2.Однако известный преобразователь напряжения отличается низкой нагру зочной способностью, не удовлетворяющей жестким требованиям, предъявляемым к преобразователю напряжения при использовании его в электронных часас мультиплексным управлением 20 жидкокристаллического индикатора. Это приводит к тому,что уменьшается надежность жидкокристаллического индикатора, имеющего Предельно допустимую постоянную составляющую управляющего сигнала порядка 50 мВ. Низкая нагруэочная способность обуславливает низкий КПД,так как снижается полезная мощность преобразователя.Цель изобретения - повышение КПД и нагрузочной способности.Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее преобразовательную ячейку с каскадом умножения напряжения, состоящим из накопительного конденсатора, подключенного к выходу первого КМДП-инвертора и точке соединения истока питающего и стока выходного МДП-транзисторов с типом проводимости,соответствующим полярностипреобразуемого 40 напряжения, при этом исток транзистора КМДП-инвертора с типом проводимости, соответствующим полярности преобразуемого напряжения, и сток питающего МДП-транзистора подключены 45 к входному выводу источника, сток другого транзистора КМДП-инвертора обратного типа проводимости образует общий вывод ячейки,а исток выходного МДП-транзистора - выходной вывод ячейки, а также управляющий каскад, состоящий из парафазного усилителя, прямой выход которого через второй КМДП-инвертор подключенк затвору питающего МДП-транзистора каскада умножения, а инверсный - через третий КМДП-инвертор - к затвору выходного МДП-транзистора, причем вход усилителя образует входной вывод,ячейки, который через узел задержки связан со входом первого КМДП-инвертора, введены вторая аналогичная преобразовательная ячейка, дополнительный узел задержки и логический элемент, при этом тактовый вход устройства соецинен с одним из 65 входов логического элемента и входом дополнительного узла задержки, первый выход которого подключен к входному выводу первой преобразовательной ячейки, а его второй выход - ко второму входу логического элемента, выход которого соединен со входным выводом второй преобразовательной ячейки, а выходы преобразовательных ячеек объединены параллельно и образуют выходные выводы устройства.На фиг.1 приведена структурная схема источника питания; на фиг.2 диаграммы напряжений, описывающие цикл работы устройства.Источник питания содержит дополнительный узел 1 задержки, состоящий из четного числа КМДП-инверторов 2,3,4,5 с входным выводом 6 и двумя выходными выводами 7 и 8, логический элемент 9 и две преобразовательные ячейки 10 и 11.Каждая из преобразовательных ячеек содержит каскад 12 умножения напряжения, состоящий из накопительного конденсатора 13, подключенного к выходу первого КМДП-инвертора 14 на МДП-транзисторах 15 и 16 разного типа проводимости и точке соединения истока питающего 17 и стока выходного 18 МДП-транзисторов с типом проводимости, соответствующим полярности преобразуемого напряжения. Исток транзистора 16 КМДП-инвертора 14 с типом проводимости, соответствующим полярности преобразуемого напряжения, и сток питающего МДП-транзистора 17 подключены к входному выводу источника Е , . Сток транзистора 15 КМДП- инвертора 14 обратного типа проводимости образует общий вывод ячейки "Корпус", а исток выходного МДП-транзистора 18 выходной вывод ячейки И цУправляющий каскад 19 содержит парафазный усилитель 20 уровня, прямой выход которого через второй КМДП-инвертор 21 подключен к затвору питающего МДП-транзистора,а инверсный-через третий КМДП-инвертор 22 - к затвору выходного МДП-транзистора. Прямой вход усилителя уровня соединен через узел 23 задержки с входом первого КМДП-инвертора каскада умножения и через управляющий КМДП-инвертор 24 инверсным входом усилителя уровня, при этом точка соединения последних образует входной вывод 25 первой преобразовательной ячейки и входной вывод 26 второй преобразовательной ячейки.Тактовый вход источника Из, соединен с одним из входов логического элемента 9 и входным выводом дополнительного узла 1 задержки, первый выход 7 которого соединен с входным выводом 25 первой преобразовательной25 С выходов управляющего каскада 19 с парафазными выходами на соответствующие затворы МДП-транзисторов каскадов 12 умножения напряжения поступают импульсные напряжения с различными временными и амплитудными параметрами. На затвоРы МДП-транзисторов 15 и 16, КМДП-инвертора 14 с выхода узла. 23 задержки преобразовательной ячейки 10 поступает импульсное напряжение с амплитудой, равной напряжению источника напряжения Еп (диаграмма на фиг.2 и,. На60 затвор питающего МДП-транзистора 17 с выхода инвертора 21 преобразовательной ячейки 10 поступает импульсное напряжение с амплитудой, равной выходному напряжению преобразователя ячейки 10, а его второй выход 8 под ключен ко второму входу логического элемента 9,выход которого соединен со входным выводом 26 второй преобразовательной ячейки 11.Источник питания работает следующим образом.На вход узла 1 задержки и один из ходов логического элемента 9 поступает прямоугольное импульсное напряжение с импульсного устройства, напри 40 мер, с делителя частоты электронных часов (на чертеже не показан)с частотой, например, 1024 Гц, скважностью импульсов, равной 2 (Фиг.2 а).С промежуточного каскада узла 15 1 задержки (выход 3)на вход 25 первой преобразовательной ячейки 10 поступает импульсное напряжение (фиг.2 б), задержанное во времени относительно напряжения на фиг.2 а. 20С выхода 8 узла задержки 1 на второй вход логического элемента 9 поступает импульсное напряжение (фиг.2 в), задержанное во времени относительно напряжения на фиг.2 б.Логический элемент 2 И-НЕ 9 обеспечивает подачу на вход 26 второй преобразовательной ячейки импульсного напряжения, скважность которого не равна 2 (фиг.2 в).30В связи с тем, что фронт переключения одного из выходов в состоянии усиливаемого уровня потенциала запаздывает по отношению к соответствующему Фронту переключения второго выхода; КМДП-парафазные усилители 20 уровня имеют на своих выходах импульсные напряжения со скважностью импульсов не равной 2, а именно, на прямом выходе усилителя 20 преобразовательной ячейки 10 напряжение - в 40 соответствии с фиг.2 д, на инверсном - в соответствии с фиг.2 е.В это же время на прямом выходе усилителя 20 преобразовательной ячейки 11 напряжение находится в соответствии с 45 фиг.2 ж, а на инверсном - в соответствии с Фиг.2 з.(диаграмма на Фиг.2 к). На затвор выходного МДП-транзистора 18 с выхода инвертора 22 преобразовательной ячейки 10 поступает импульсное напряжение с амплитудой, равной выходному, напряжению преобразователя (диаграмма на Фиг.2 л) . На затвор МДП-транзистора 18 с выхода инвертора 21 преобразовательной ячейки 11 поступает импульсное напряжение с амплитудой, равной выходному напряжению преобразователя (диаграмма на Фиг.2 а). На затвор МДП-транзистора 17 с выхода инвертора 22 преобразовательной ячейки 11 поступает импульсное напряжение с амплитудой, равной выходному напряжению преобразователя (диаграмма на фиг.2 н). А на затворы МДП-транзисторов 15 и 16 с выхода элемента 23 задержки преобразо- . вательной ячейки 11 поступает импульсное напряжение с амплитудой, равной напряжению источника (диаграмма на фиг.2 о 1.Процесс умножения напряжения показан на фиг.2 п,р,с. На фиг. 2 п показана диаграмма напряжения на конденс;торе 13 преобразовательной ячей 4 ки 10; на фиг.2 р - диаграмма напряжения на конденсаторе 13 преобразовательной ячейки 11; на фиг. 2 с - диаграмма напряжения на выходе источника. Для упрощения диаграммы напряжений построены с учетом подключенной к выходу нагрузки, причем показан установившийся режим работы.При одной и той же нагрузке эа время разряда, равное периоду управляющего сигнала с импульсного уст-, ройства, выходное напряжение предлагаемого источника питания имеет меньшее изменение, чем выходное напряжение известного устройства. Это обусловлено тем, что время разряда накопительного конденсатора каскада для получения высокого напряжения меньше, чем время разряда сглаживающего конденсатора известного устройства (половина периода и период управляющего сигнала ,соответственно). Практически, изменение выходного напряжения предлагаемого преобразователя в два разе меньше, чем изменение выходного напряжения известного устройства. Таким образом, предлагаемый преобразователь напряжения с двумя каскадами для получения высокого напряжения, работающими в противофазе, имеет большую нагрузочную способность, чем известное устройство с одним каскадом для получения высокого напряжения и выходным сглаживающим конденсатором.Наличие более высокого напряжения на выходе предлагаемого преобразователя обуславливает и его болеевысокий КПД, зависящий от величины мощности, отдаваемой в нагрузку, и в конечном итоге - от выходного напряжения при одинаковой нагрузке,Уменьшение изменения выходного напряжения повышает полезную мощ ность преобразователя, отдаваемую в нагрузку,что в свою очередь повышает КПД и нагрузочную способность преобразователя напряжения.Применение источника питания с 10 повышенными КПД и нагрузочнойспособностью Позволяет улучшить ряд характеристик электронных приборов с жидкокристаллическим индикатором, например, электронных часов, а имен-,5 но - повысить автономность работы, увеличить контрастность и повысить надежность индикатора, особенно при мультиплексном управлении последнего, так как допустимая величина постоян". ной составляющей сигналов управления жидкокристаллическим индикатором не должна превышать 5 МВ, что трудно обеспечить при питании схемы управления индикатором от известного уст 25 ройстваФормула изобретенияИсточник питания, содержащий преобразовательную ячейку с тактовым входом и с каскадом умножения напряжения, состоящим из накопительного конденсатора, подключенного к выходу первого КМДП-инвертора и точке сое- З 5 динения истока питающего и стока выходного МДП-транзисторов с типом проводимости, соответствующим полярности преобразуемого напряжения,при этом исток транзистора КМДП-инверто ра с типом проводимости, соответствующим полярности преобразуемого напряжения, и сток питающего МДПтранзистора подключены к входномувыводу источника, исток другоготранзистора КМДП-инвертора обратноготипа проводимости образует общийвывод ячейки, а исток выходного МДПтранзистора - выходной вывод ячейки, а также управляющим каскадом,состоящим из парафазного усилителя,прямой выход которого через второйКМДП-инвертор подключен к затворупитающего МДП-транзистора каскадаумножения, а инверсный - через третий КМДП-инвертор - к затвору выходного МДП-транзистора, причем входусилителя образует входной выводячейки, который через узел задержкисвязан со входом первого КМДП-инвертора, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения КПД и нагрузочной способности, введены втораяаналогичная преобразовательная ячейкадополнительный узел задержкии логический элемент, причем тактовыйвход источником соединен с одним извходов логического элемента и входом дополнительного узла задержки,первый выход которого подключен квходному выводу первой преобразовательной ячейки, а его второй выходко второму входу логического элемента, при этом выход последнего соединен со входным выводом второй преобразовательной ячейки,а выходыпреобразовательных ячеек соединеныпараллельно и образуют выходные выводы источника. Источники информации,приянтые во внимание при экспертизе 1. Патент США Р 3975671,кл.Н 01 М 3/06, 1976. 2. Авторское свидетельство СССР Р 771817, кл.Н 02 М 3/155, 29.0679.900376 Составитель ин Редактор Н.Егорова Техред Я.Над Корректор М.Демчка иид.4/5 иал ППП "Патент", г.Ужгород, ул,Проектна 200/71 Тираж 718 ВНИИПИ Государст по делам изоб 113035,Москва,Ж-ЗПодпи енного комитет етений и откры