RU91484U1

RU91484U1 - VOLTAGE TRANSFORMER

Info

Publication number: RU91484U1
Application number: RU2009133079/22U
Authority: RU
Inventors: Юрий Алексеевич Анисимов; Алексей Николаевич Корявка; Владимир Викторович Кошкин
Original assignee: Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Priority date: 2009-09-02
Filing date: 2009-09-02
Publication date: 2010-02-10

Abstract

Преобразователь напряжения, содержащий полевой транзистор, выполненный с n-каналом, первые выводы первого и второго резисторов и первого и второго конденсаторов объединены и являются первым входом преобразователя напряжения, второй вывод первого резистора соединен с первым выводом третьего резистора, четвертый и пятый резисторы, отличающийся тем, что дополнительно введены первый и второй стабилитроны, p-n-p-транзистор, первый и второй n-p-n-транзисторы, первый вывод первого резистора соединен с анодом первого стабилитрона, катод которого соединен с коллектором p-n-p-транзистора и вторым выводом третьего резистора, первый вывод которого соединен с базой первого n-p-n-транзистора, эмиттер которого соединен со вторым выводом второго резистора и с эмиттером второго n-p-n-транзистора, коллектор которого соединен с затвором полевого транзистора и через четвертый резистор с анодом второго стабилитрона, коллектором первого n-p-n-транзистора и с базой p-n-p-транзистора, эмиттер которого через пятый резистор соединен с катодом второго стабилитрона и стоком полевого транзистора, который является вторым входом преобразователя напряжения, исток полевого транзистора соединен с базой второго n-p-n-транзистора, со вторыми выводами первого и второго конденсаторов и является выходом преобразователя напряжения.A voltage converter comprising a field-effect transistor made with an n-channel, the first terminals of the first and second resistors and the first and second capacitors are combined and are the first input of the voltage converter, the second terminal of the first resistor is connected to the first terminal of the third resistor, the fourth and fifth resistors, characterized in that the first and second zener diodes, a pnp transistor, the first and second npn transistors are introduced, the first output of the first resistor is connected to the anode of the first zener diode, the cathode of which connected to the collector of the pnp transistor and the second terminal of the third resistor, the first terminal of which is connected to the base of the first npn transistor, the emitter of which is connected to the second terminal of the second resistor and to the emitter of the second npn transistor, the collector of which is connected to the gate of the field effect transistor and through the fourth resistor with the anode of the second zener diode, the collector of the first npn transistor and with the base of the pnp transistor, the emitter of which is connected through the fifth resistor to the cathode of the second zener diode and the drain of the field effect transistor, which is etsya second input of the voltage converter, the source of the FET coupled to the base of the second n-p-n-transistor, to second terminals of the first and second capacitors and the voltage converter is output.

Description

Полезная модель относится к области электротехники и может найти применение в системах электропитания различной электронной аппаратуры, например, для цепей питания маломощных интегральных схем.The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used in power systems of various electronic equipment, for example, for power circuits of low-power integrated circuits.

Известен преобразователь постоянного напряжения (см. патент РФ №2006153, Н02М 3/335 опубл. 15.01.1994 БИ №1), содержащий включенные последовательно между входной и выходной клеммами преобразователя управляемый ключ, выполненный на силовом и управляющем транзисторах одинаковой структуры, фильтр и модулятор, входом подключенный к выходу фильтра, а выходом - к управляющему входу ключа, причем эмиттер силового транзистора ключа подключен к входной клемме преобразователя, а база - эмиттерный переход управляющего транзистора ключа шунтирован резистором и подключен к выходу модулятора через токоограничивающий резистор, отличающийся тем, что база - эмиттерный переход силового транзистора шунтирован управляющим транзистором, а база через введенный токозадающий резистор подключена к выходу LCD-фильтра.A known DC-voltage converter (see RF patent No. 2006153, Н02М 3/335 publ. 01/15/1994 BI No. 1), containing a controlled key connected in series between the input and output terminals of the converter, made on the power and control transistors of the same structure, a filter and a modulator connected to the output of the filter by the input and to the control input of the key, the emitter of the power transistor of the key is connected to the input terminal of the converter, and the base is the emitter junction of the control transistor of the key is shunted by a resistor and connected to the output of the modulator through a current-limiting resistor, characterized in that the base - emitter junction of the power transistor is shunted by the control transistor, and the base is connected to the output of the LCD filter through the input current-setting resistor.

Недостатком известного устройства является нестабильность параметров выходного напряжения при изменении параметров входного напряжения и температуры окружающей среды.A disadvantage of the known device is the instability of the parameters of the output voltage when changing the parameters of the input voltage and ambient temperature.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемой полезной модели является преобразователь постоянного напряжения (см. патент №2009602, Н02М 3/07 опубл. 15.03.1994 БИ №5), содержащий два МДП-транзистора, один из которых имеет p-, а другой n-канал, два диода, три конденсатора и четыре резистора, первые два из которых являются нагрузочными, а их первые выводы подключены к истоку МДП-транзистора с n-каналом, первым выводам второго и третьего конденсаторов, первому выводу третьего резистора и отрицательному входному выводу, при этом положительный входной вывод подключен к истоку МДП-транзистора с p-каналом, сток которого подключен к первому выводу первого конденсатора и стоку МДП-транзистора с n-каналом, подложка которого подключена ко второму выводу третьего резистора и первому выводу четвертого резистора, второй вывод которого подключен ко второму выводу второго резистора, второму выводу третьего конденсатора и аноду второго диода, катод которого подключен ко второму выводу первого конденсатора и аноду первого диода, катод которого подсоединен ко второму выводу первого резистора и второму выводу второго конденсатора, отличающийся тем, что введены дополнительные диод и резистор, первый вывод которого подключен к затвору МДП-транзистора с p-каналом и аноду дополнительного диода, катод которого подключен ко второму выводу дополнительного резистора и подложке МДП-транзистора с p-каналом.The closest set of essential features to the claimed utility model is a DC voltage converter (see patent No. 2009602, Н02М 3/07 publ. March 15, 1994 BI No. 5) containing two MOS transistors, one of which has p- and the other n-channel, two diodes, three capacitors and four resistors, the first two of which are load-bearing, and their first terminals are connected to the source of an MOS transistor with an n-channel, the first terminals of the second and third capacitors, the first terminal of the third resistor and the negative input terminal while a solid input terminal is connected to the source of the MOS transistor with a p-channel, the drain of which is connected to the first terminal of the first capacitor and the drain of the MOS transistor with an n-channel, the substrate of which is connected to the second terminal of the third resistor and the first terminal of the fourth resistor, the second terminal of which is connected to the second terminal of the second resistor, the second terminal of the third capacitor and the anode of the second diode, the cathode of which is connected to the second terminal of the first capacitor and the anode of the first diode, the cathode of which is connected to the second terminal of the first th resistor and the second output of the second capacitor, characterized in that an additional diode and a resistor are introduced, the first output of which is connected to the gate of the MOS transistor with a p-channel and the anode of the additional diode, the cathode of which is connected to the second terminal of the additional resistor and the substrate of the MIS transistor with p-channel.

Недостатком данного устройства является нестабильность параметров выходного напряжения при изменении параметров входного напряжения и температуры окружающей среды.The disadvantage of this device is the instability of the output voltage when changing the parameters of the input voltage and ambient temperature.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание преобразователя напряжения, обладающего возможностью формирования стабильного выходного напряжения в широких диапазонах входного напряжения и температуры окружающей среды.The problem to which the claimed utility model is directed is to create a voltage converter having the ability to generate a stable output voltage in wide ranges of input voltage and ambient temperature.

Технический результат заключается в возможности формирования стабильного выходного напряжения в широких диапазонах входного напряжения и температуры окружающей среды.The technical result consists in the possibility of forming a stable output voltage in a wide range of input voltage and ambient temperature.

Данный технический результат достигается тем, что в преобразователе напряжения, содержащем полевой транзистор, выполненным с n-каналом, первые выводы первого и второго резисторов и первого и второго конденсаторов объединены и являются первым входом преобразователя напряжения, второй вывод первого резистора соединен с первым выводом третьего резистора, четвертый и пятый резисторы, новым является то, что дополнительно введены первый и второй стабилитроны, первый и второй n-p-n-транзисторы, p-n-p-транзистор, коллектор которого соединен со вторым выводом третьего резистора и катодом первого стабилитрона, анод которого соединен с первым выводом первого резистора, второй вывод которого соединен с базой первого n-p-n-транзистора, эмиттер которого соединен со вторым выводом второго резистора и с эмиттером второго n-p-n-транзистора, коллектор которого соединен с затвором полевого транзистора и через четвертый резистор с анодом второго стабилитрона, коллектором первого n-p-n-транзистора и базой p-n-p-транзистора, эмиттер которого через пятый резистор соединен с катодом второго стабилитрона и стоком полевого транзистора, который является вторым входом преобразователя напряжения, исток полевого транзистора соединен с базой второго n-p-n-транзистора, вторыми выводами первого и второго конденсаторов и является выходом преобразователя напряжения.This technical result is achieved in that in a voltage converter containing a field effect transistor made with an n-channel, the first terminals of the first and second resistors and the first and second capacitors are combined and are the first input of the voltage converter, the second terminal of the first resistor is connected to the first terminal of the third resistor , fourth and fifth resistors, new is that the first and second zener diodes, the first and second npn transistors, a pnp transistor, the collector of which is connected to the WTO, are additionally introduced the output terminal of the third resistor and the cathode of the first zener diode, the anode of which is connected to the first terminal of the first resistor, the second terminal of which is connected to the base of the first npn transistor, the emitter of which is connected to the second terminal of the second resistor and to the emitter of the second npn transistor, whose collector is connected to the gate field transistor and through the fourth resistor with the anode of the second zener diode, the collector of the first npn transistor and the base of the pnp transistor, the emitter of which is connected through the fifth resistor to the cathode of the second zener diode on and the drain of the field-effect transistor, which is the second input of the voltage converter, the source of the field-effect transistor is connected to the base of the second n-p-n-transistor, the second terminals of the first and second capacitors and is the output of the voltage converter.

Четвертый резистор, p-n-p-транзистор и второй стабилитрон образуют генератор стабильного тока, обеспечивающий стабилизацию тока, протекающего через первый стабилитрон, что позволяет обеспечить формирование с высокой точностью выходного напряжения при изменении входного напряжения. Взаимокомпенсация напряжений база-эмиттер первого и второго n-p-n-транзисторов при изменении температуры окружающей среды позволяет обеспечить высокую точность выходного напряжения в широком диапазоне температуры окружающей среды.The fourth resistor, p-n-p-transistor and the second zener diode form a stable current generator that provides stabilization of the current flowing through the first zener diode, which allows for the formation of the output voltage with high accuracy when the input voltage changes. Mutual compensation of the base-emitter voltages of the first and second n-p-n-transistors when the ambient temperature changes, allows for high accuracy of the output voltage in a wide range of ambient temperature.

На фигуре представлена принципиальная схема преобразователя напряжения.The figure shows a schematic diagram of a voltage converter.

Преобразователь напряжения (фиг.) содержит полевой транзистор 1, выполненный с n-каналом, первый 2, второй 3, третий 4, четвертый 5 и пятый 6 резисторы, первый 7 и второй 8 конденсаторы, первый 9 и второй 10 стабилитроны, p-n-p-транзистор 11, первый 12 и второй 13 n-p-n-транзисторы, первый 14 и второй 15 входы преобразователя напряжения, выход 16 преобразователя напряжения.The voltage converter (Fig.) Contains a field-effect transistor 1 made with an n-channel, the first 2, second 3, third 4, fourth 5 and fifth 6 resistors, the first 7 and second 8 capacitors, the first 9 and second 10 zener diodes, pnp transistor 11, the first 12 and second 13 npn transistors, the first 14 and second 15 inputs of the voltage Converter, the output 16 of the voltage Converter.

Анод первого стабилитрона 9, первые выводы первого 2 и второго 3 резисторов и первого 7 и второго 8 конденсаторов объединены и являются первым входом 14 преобразователя напряжения. Второй вывод первого резистора 2 соединен с первым выводом третьего резистора 4 и с базой первого n-p-n-транзистора 12. Катод первого стабилитрона 9 соединен с коллектором p-n-p-транзистора 11 и вторым выводом третьего резистора 4. Эмиттер первого n-p-n-транзистора 12 соединен со вторым выводом второго резистора 3 и с эмиттером второго n-p-n-транзистора 13. Коллектор второго n-p-n-транзистора 13 соединен с затвором полевого транзистора 1 и через четвертый резистор 5 с анодом второго стабилитрона 10, коллектором первого n-p-n-транзистора 12 и с базой p-n-p-транзистора 11. Эмиттер p-n-p-транзистора 11 через пятый 6 резистор соединен с катодом второго стабилитрона 10 и стоком полевого транзистора 1, который является вторым входом 15 преобразователя напряжения. Исток полевого транзистора 1 соединен с базой второго n-p-n-транзистора 13, вторыми выводами первого 7 и второго 8 конденсаторов и является выходом 16 преобразователя напряжения.The anode of the first Zener diode 9, the first conclusions of the first 2 and second 3 resistors and the first 7 and second 8 capacitors are combined and are the first input 14 of the voltage Converter. The second terminal of the first resistor 2 is connected to the first terminal of the third resistor 4 and to the base of the first npn transistor 12. The cathode of the first zener diode 9 is connected to the collector of the pnp transistor 11 and the second terminal of the third resistor 4. The emitter of the first npn transistor 12 is connected to the second terminal of the second resistor 3 and with the emitter of the second npn transistor 13. The collector of the second npn transistor 13 is connected to the gate of the field effect transistor 1 and through the fourth resistor 5 with the anode of the second zener diode 10, the collector of the first npn transistor 12 and with the base pnp transistor a 11. The emitter of the pnp transistor 11 through the fifth 6 resistor is connected to the cathode of the second zener diode 10 and the drain of the field effect transistor 1, which is the second input 15 of the voltage Converter. The source of the field effect transistor 1 is connected to the base of the second npn transistor 13, the second terminals of the first 7 and the second 8 capacitors and is the output 16 of the voltage Converter.

Преобразователь напряжения работает следующим образом. На первый 14 и второй 15 входы преобразователя напряжения подается, соответственно, отрицательное и положительное напряжения питания. Полевой транзистор 1 является силовым регулирующим элементом. Первый стабилитрон 9 задает выходное напряжение преобразователя напряжения и через эмиттерный повторитель, образованного первым n-p-n-транзистором 12 и вторым резистором 3, обеспечивает опорное напряжение усилительного регулирующего каскада, образованного пятым резистором 6 и вторым n-p-n-транзистором 13. Пятый резистор 6 является нагрузочным для второго n-p-n-транзистора 13. Четвертый резистор 5, p-n-p-транзистор 11 и второй стабилитрон 10 образуют генератор стабильного тока, обеспечивающего стабилизацию тока, протекающего через первый стабилитрон 9, что позволяет обеспечить формирование с высокой точностью выходного напряжения при изменении входного напряжения. Стабилизацию тока через второй стабилитрон 10 обеспечивают пятый резистор 6 и эмиттерный повторитель. Первый 2 и третий 4 резисторы служат делителем напряжения, поступающего на базу первого n-p-n-транзистора 12. Первый 7 и второй 8 конденсаторы являются, соответственно, низкочастотным и высокочастотным фильтрами выходного напряжения.The voltage Converter operates as follows. At the first 14 and second 15 inputs of the voltage Converter is supplied, respectively, the negative and positive supply voltage. Field effect transistor 1 is a power control element. The first zener diode 9 sets the output voltage of the voltage converter and, through an emitter follower formed by the first npn transistor 12 and the second resistor 3, provides the reference voltage of the amplification control stage formed by the fifth resistor 6 and the second npn transistor 13. The fifth resistor 6 is load for the second npn -transistor 13. The fourth resistor 5, pnp-transistor 11 and the second zener diode 10 form a stable current generator that provides stabilization of the current flowing through the first zener diode 9, which allows for the formation with high accuracy of the output voltage when the input voltage changes. The current stabilization through the second zener diode 10 is provided by the fifth resistor 6 and the emitter follower. The first 2 and third 4 resistors serve as a divider of the voltage supplied to the base of the first n-p-n-transistor 12. The first 7 and second 8 capacitors are, respectively, low-frequency and high-frequency filters of the output voltage.

При подаче напряжения на первый 14 и второй 15 входы генератор стабильного тока формирует ток через первый стабилитрон 9. Напряжение первого стабилитрона 9 через делитель напряжения поступает на вход эмиттерного повторителя. С выхода эмиттерного повторителя стабильное напряжение поступает на вход усилительного регулирующего каскада, включенного по схеме с общей базой. На другой вход усилительного регулирующего каскада поступает напряжение с выхода 16 преобразователя напряжения. Усиленный разностный сигнал с выхода усилительного регулирующего каскада поступает на затвор полевого транзистора 1, обеспечивая поддержание выходного напряжения на заданном уровне относительно напряжения первого стабилитрона 9. Напряжения база-эмиттер первого 12 и второго 13 n-p-n-транзисторов взаимно компенсируются при изменении температуры окружающей среды, обеспечивая высокую точность выходного напряжения в широком диапазоне температуры окружающей среды.When applying voltage to the first 14 and second 15 inputs, the stable current generator generates current through the first zener diode 9. The voltage of the first zener diode 9 through the voltage divider is fed to the input of the emitter follower. From the output of the emitter follower, a stable voltage is supplied to the input of an amplifying control stage, connected according to a circuit with a common base. The voltage of output 16 of the voltage converter is supplied to the other input of the amplifying control stage. The amplified differential signal from the output of the amplification control stage is fed to the gate of the field-effect transistor 1, ensuring that the output voltage is maintained at a predetermined level relative to the voltage of the first zener diode 9. The base-emitter voltages of the first 12 and second 13 npn transistors are mutually compensated when the ambient temperature changes, providing a high output voltage accuracy over a wide range of ambient temperatures.

Изготовлен лабораторный макет преобразователя напряжения, испытания которого подтвердили осуществимость и практическую ценность заявляемого объекта.A laboratory model of a voltage converter was manufactured, tests of which confirmed the feasibility and practical value of the claimed object.

Claims

A voltage converter comprising a field-effect transistor made with an n-channel, the first terminals of the first and second resistors and the first and second capacitors are combined and are the first input of the voltage converter, the second terminal of the first resistor is connected to the first terminal of the third resistor, the fourth and fifth resistors, characterized in that the first and second zener diodes, a pnp transistor, the first and second npn transistors, the first output of the first resistor is connected to the anode of the first zener diode, the cathode of which is connected dinene with a collector of a pnp transistor and a second output of a third resistor, the first output of which is connected to the base of the first npn transistor, the emitter of which is connected to the second output of the second resistor and to the emitter of the second npn transistor, the collector of which is connected to the gate of the field-effect transistor and through the fourth resistor with the anode of the second zener diode, the collector of the first npn transistor and with the base of the pnp transistor, the emitter of which is connected through the fifth resistor to the cathode of the second zener diode and the drain of the field effect transistor, which is w By the second input of the voltage converter, the source of the field-effect transistor is connected to the base of the second npn transistor, with the second terminals of the first and second capacitors and is the output of the voltage converter.