SU1713055A1

SU1713055A1 - Ac/dc voltage converter

Info

Publication number: SU1713055A1
Application number: SU884626472A
Authority: SU
Inventors: Алексей Алексеевич Кириллов
Original assignee: Рязанское конструкторское бюро "Глобус"
Priority date: 1988-12-26
Filing date: 1988-12-26
Publication date: 1992-02-15

Abstract

Изобретение относ1^гс к- радиотехнике. Цель изобретени - расширение функциональных возможностей, повышение КПД i/iчувствительности преобразовател в области малых выпр мл емых напр жений. В преобразователь, состо щий из входной цепи 1 в виде трансформатора, нелинейного элемента 2 в виде бипол рного транзистора и нагрузки 3, дополнительно введены резистор 4 и источник 5 управл ющего напр жени , через которые база бипол рного транзистора соединена с одним из выводов вторичной обмотки трансформатора и с одним из выходных выводов'дл подключени нагрузки 3. Другой вывод вторичной обмотки трансформатора через коллектор-эмит- терный переход бипол рного транзистора соединен с другим выходным выводом. Указанное включение.бипол рного транзистора позвол ет управл ть нелинейными свойствами участка коллектор-эмиттер, придава ему, в зависимости от управл ющего тока, то свойство вентил , то свойство двух встречно включенных р-п-переходов. 2 з.п. ф-лы, 6 щ.СОс^Зш.со о ел елThe invention relates to a radio system. The purpose of the invention is to expand the functionality, increase the efficiency of the i / i sensitivity of the converter in the field of small rectifiable voltages. A converter consisting of an input circuit 1 in the form of a transformer, a nonlinear element 2 in the form of a bipolar transistor and a load 3 is additionally introduced with a resistor 4 and a control voltage source 5 through which the base of the bipolar transistor is connected to one of the secondary windings transformer and one of the output terminals of the load connection 3. Another output of the transformer secondary winding through a collector-emitter junction of the bipolar transistor is connected to another output terminal. The indicated switching-on bipolar transistor allows controlling the non-linear properties of the collector-emitter section, giving it, depending on the control current, the property of the valve, the property of two counter-connected pn-junctions. 2 hp f-ly, 6 sch.SOC ^ Zsh.so about ate

Description

Изобретение относитс к радиотехнике и может быть использовано при проектировании схем преобразовани формы сигналов; выпр мителей, детекторов, измерительных преобразователей,умножителей частоты и т.д.The invention relates to radio engineering and can be used in designing waveform conversion circuits; rectifiers, detectors, transmitters, frequency multipliers, etc.

Известны преобразователи переменного напр жени в посто нное в виде выпр мителей , содержащие входную цепь в виде трансформатора, первична обмотка которого соединена с входными выводами дл подключени источника переменного напр жени , нелинейный элемент в виде полупроводникового диода и нагрузку в виде резистора, подключенных последовательно к вторичной обмотке трансформатора.AC to DC converters in the form of rectifiers are known, containing an input circuit in the form of a transformer, the primary winding of which is connected to the input terminals for connecting an alternating voltage source, a nonlinear element in the form of a semiconductor diode and a load in the form of a resistor connected in series to the secondary transformer winding.

Известны также преобразователи переменного напр жени в посто нное, в которых в качестве нелинейных элементов используютс транзисторы.AC-to-DC converters are also known, in which transistors are used as non-linear elements.

Недостатками этих устройств вл ютс ограниченные функциональные возможности ввиду однозначного применени по своему пр мому назначению, это не позвол ет , например, переключать дистанционно выполн емую устройствами функцию, недостатком также вл етс недостатрчна чувствительность в области малых выпр мл емых напр жений.The disadvantages of these devices are limited functionality due to the unambiguous application for its intended purpose, this does not allow, for example, switching a function carried out by devices remotely, the disadvantage is also the lack of sensitivity in the field of low rectifier voltages.

Наиболее близким к предлагаемому устройству вл етс устройство, которое содержит трансформатор, первична обмотка которого соединена с входными выводами дл подключени источника переменного напр жени , а вторична обмотка первым выводом через коллекторно-эмиттерный переход транзистора и вторым выводом непосредственно соединена с первым и вторым выходными выводами дл подключени нагрузки.Closest to the proposed device is a device that contains a transformer, the primary winding of which is connected to the input terminals for connecting an alternating voltage source, and the secondary winding by the first output through the collector-emitter junction of the transistor and the second output for load connections.

Недостатками этого устройства вл ютс ограниченные функциональные возможности, а также недостаточна чувствительность в Области малых выпр мл емых напр жений.The disadvantages of this device are limited functionality, as well as insufficient sensitivity in the field of small rectifiable voltages.

Целью изобретени вл етс расширение функциональных возможностей за счет обеспечени дистанционного управлени функцией, выполн емой преобразователем переменного напр жени в посто нное, а также повышение чувствительности в области малых уровней входного сигнала.The aim of the invention is to enhance the functionality by providing remote control of the function performed by the alternating voltage-to-constant voltage converter, as well as increasing the sensitivity in the area of low input signal levels.

Поставленна цель достигаетс тем, что, в устройстве, содержащем трансФорматор , первична обмотка которого соединена с входными выводами дл подключени источника переменного напр жени , а вторична обмотка первым выводом непосредственно соединена с первым и вторым выходными выводами дл The goal is achieved by the fact that, in a device containing a transformator, the primary winding of which is connected to the input terminals for connecting an alternating voltage source, and the secondary winding by the first output is directly connected to the first and second output terminals for

подключени нагрузки, дополнительно введены источник управл ющего напр жени и резистор, включенный между базой транзистора и первым выходом источника управл ющего напр жени ,второй выход которого соединен с вторым выводом вторичной обмотки трансформатора, а также 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 введенный резистор соединена с первым выходом второго дополнительно введенного источника управл ющего напр жени , второй выход которого подключен к общей точке соединени вторичных обмоток трансформатора , образующей общий выходной вывод .connecting the load, additionally introduced a control voltage source and a resistor connected between the base of the transistor and the first output of the control voltage source, the second output of which is connected to the second output of the secondary winding of the transformer, and also that the second transistor is inserted into it provided with an additional secondary winding connected in antiphase to the main secondary winding, and the collector-emitter junction of the second transistor is connected between the free output of an additional secondary the winding and the first output terminal, and its base is further introduced through the second resistor connected to the first output of the second source is further inputted control voltage, a second output of which is connected to the common junction of the secondary winding of the transformer forming the common output terminal.

Кроме того, в устройство параллельно основному транзистору включен дополнительно введенный транзистор противоположного основному типа проводимости, база которого соединена с вторым выходом второго дополнительно введенного источника управл ющего напр жени , первый выход которого объединен с вторым выходом первого дополнительно введенного источника управл ющего напр жени , образу общий вывод.In addition, in addition to the main transistor, the device additionally includes a transistor of the opposite main conduction type, the base of which is connected to the second output of the second additionally introduced control voltage source, the first output of which is combined with the second output of the first additionally introduced control voltage source, forming a common conclusion.

Техническа сущность предложени состоит в том, что использование в устройстве бипол рного транзистора, электроды коллектор-эмиттер которого включены в качестве нелинейного элемента, а база подключена к источнику управл ющего на-пр жени , позвол ет управл ть нелинейными свойствами участка коллектор-эмиттерного транзистора. Така возможность базируетс на свойстве участка коллектор-эмиттерного транзистора вести себ или как линейное сопротивление, или как нелинейное сопротивление (диод), или как большое сопротивление (включенные встречно два диода) в зависимости от управл ющего тока через один из р-п-переходов транзистора. При этом транзистор в режиме вентил обладает термостабильной вольтамперной характеристикой, позвол ющей выпр мл ть сигналы, начина с уровн в несколько милливольт. Управление нелинейными элементами в виде бипол рных транзисторов позвол ет, например, переключать схему двухполупериодного выпр млени в режим однополупериодного выпр млени или выключать устройство,The technical essence of the proposal is that the use of a bipolar transistor in the device, the collector-emitter electrodes of which are included as a nonlinear element and the base is connected to the control voltage source, allows controlling the non-linear properties of the collector-emitter transistor section. Such a possibility is based on the property of a portion of a collector-emitter transistor to conduct itself either as a linear resistance, or as a nonlinear resistance (diode), or as a large resistance (two diodes connected oppositely) depending on the control current through one of the pn-junctions of the transistor . In this case, in the valve mode, the transistor has a thermostable volt – ampere characteristic, which allows the signals to be rectified, starting at a level of several millivolts. The control of non-linear elements in the form of bipolar transistors allows, for example, to switch the full-wave rectifier circuit to the half-wave rectifier mode or turn off the device,

работающее от такого выпр мител через выключение самого выпр мител , что повышает экономичность. Гибкое управление предлагаемым устройством расшир ет его функциональные возможности, переключа его с выполнени одной функциина другую без изменени структуры.working from such a rectifier through switching off the rectifier itself, which increases the efficiency. The flexible control of the proposed device extends its functionality by switching it from performing one function to another without changing the structure.

В предлагаемом устройстве используютс нелинейные свойства участка коллектор-змиттерного транзистора, который в зависимости от управл ющего тока обладает свойствами или вентил , или малого линейного сопротивлени , или свойствами двух встречно включенных р-п-переходов.The proposed device uses non-linear properties of a collector-zmitter transistor section, which, depending on the control current, has the properties of either a gate, or a small linear resistance, or the properties of two oppositely connected pn-junctions.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства в виде однополупериодного выпр мител ; на фиг. 2 - то же, в виде двухполупериодного выпр мител ; на фиг. 3 - вариант однополупериодного выпр мител , позвол ющего переключать поЛ рность выходного напр жени ; на фиг. 4 эквивалентные схемы участка коллекторэмиттерного бипол рного транзистора при различных значени х управл ющего тока через управл ющий р-п-переход; на фиг. 5Э1 вивалентные схемы бипол рного транзистора при 1упр 50 мкА; на фиг. 6 - вольт-амперна характеристика коллектор-эмиттерного участка.FIG. 1 shows the scheme of the proposed device in the form of a half-wave rectifier; in fig. 2 - the same, in the form of a full-wave rectifier; in fig. 3 is a variant of a half-wave rectifier that allows switching the voltage of the output voltage; in fig. 4 equivalent circuits of the collector-emitter bipolar transistor section at various values of the control current through the control pn-junction; in fig. 5E1 vavalent bipolar transistor circuits at 1up 50 μA; in fig. 6 - volt-ampere characteristic of the collector-emitter section.

Устройство (фиг, 1) содержит входную цепь 1, нелинейный элемент 2 в виде бипол рного транзистора, участок коллекторэмиттер которого включен в качестве вентил , нагрузку 3, резистор4, подключенный между базой транзистора 2 и источником 5 управл ющего напр жени .The device (FIG. 1) contains an input circuit 1, a non-linear element 2 in the form of a bipolar transistor, the collector section of which is included as a valve, a load 3, a resistor 4 connected between the base of the transistor 2 and the control voltage source 5.

Двухполупериодный выпр митель содержит входную цепь 1, выполненную в виде трансформатора с противофазными обмотками, два бипол рных транзистора 2, включенных между обмотками трансформатора и нагрузкой 3, резисторы 4, подключающие базы транзисторов к источникам 5 управл ющих напр жений (токов).The full-wave rectifier contains an input circuit 1, made in the form of a transformer with antiphase windings, two bipolar transistors 2 connected between the transformer windings and the load 3, resistors 4 connecting the bases of the transistors to the control voltage sources 5 (currents).

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Входное напр жение трансформируетс во входной цепи 1 и поступает через нелинейный элемент 2 в виде бипол рного транзистора на нагрузку 3. В зависимости от величины управл ющего тока, поступающего в базу транзистора через резистор 4 от источника 5 управл ющего напр жени , бипол рный транзистор ведет себ или как большое сопротивление, или как малое сопротивление , или как вентиль со стабильной вольт-амперной характеристикой (фиг. 4. Эквивалентна схема бипол рного транзистора в режиме слабых управл ющих токов в цепи базы представлена на фиг. 5, а гThe input voltage is transformed in the input circuit 1 and is supplied through the nonlinear element 2 in the form of a bipolar transistor to the load 3. Depending on the magnitude of the control current supplied to the base of the transistor through the resistor 4 from the source 5 of the control voltage, the bipolar transistor leads either as a large resistance, or as a small resistance, or as a gate with a stable current-voltage characteristic (Fig. 4. The equivalent circuit of a bipolar transistor in the mode of weak control currents in the base circuit is shown in FIGS. 5 and r

дл п-р-п транзистора и б - дл р-п-р транзистора . Вольт-амперные характеристики участка коллектор-эмиттерного транзистора при протекании небольшоготока (единицы , дес тки микроампер) через область базы транзистора, сн тые экспериментально при различной температуре, приведены на фиг. 6.for pnp transistor and b - for pnpp transistor. The current-voltage characteristics of the collector-emitter transistor section during the flow of a small current (units, tens of microamperes) through the transistor base area, experimentally removed at different temperatures, are shown in FIG. 6

При различных управл ющих токах осуществл ютс режимы Включено, Выключено и Выпр мление, т.е. устройство выполн ет функции выпр мител и электронного ключа под действием определенного уровн управл ющего напр жени (тока).With different control currents, the modes are On, Off, and Straightening, i.e. The device performs the functions of a rectifier and an electronic key under the action of a certain level of control voltage (current).

В зависимости от уровней управл ющих напр жений устройство по фиг. 2 может выполн ть функции однополупериодного выпр мител , двухполупериодного выпр мител или функции электронного ключа.Depending on the levels of the control voltages, the device of FIG. 2 may function as a half-wave rectifier, full-wave rectifier, or electronic key function.

При этом следует учитывать, что в некоторых случа х режим включени обоих транзисторов может быть неприемлем.It should be borne in mind that in some cases the switching mode of both transistors may be unacceptable.

На фиг. 3 представлен вариант предлагаемого устройства, позвол ющий под действием управл ющего напр жени переключать выпр митель с режима выпр млени напр жени положительной пол рности на режим выпр млени отрицательной пол рности.FIG. Figure 3 shows a variant of the proposed device which, under the action of a control voltage, switches the rectifier from the rectifying mode of positive polarity to the rectifying mode of negative polarity.

Особенностью схемы на фиг. 3 вл етс выполнение нелинейного-элемента выпр мител в виде параллельного соединени двух бипол рных транзисторов с различными типами проводимости и подключение базы каждого транзистора через резисторы к различным источникам управл ющего напр жени или к одному источнику управл ющего напр жени , позвол ющему получать напр жени различной пол рности .The feature of the circuit in FIG. 3 is the implementation of a nonlinear rectifier element in the form of a parallel connection of two bipolar transistors with different types of conductivity and connecting the base of each transistor through resistors to different control voltage sources or to a single control voltage source that allows you to receive different voltages polarity.

Предлагаемое устройство обладает широкими функциональными возможност ми без изменени структуры и может найти применение преимущественно в техникеThe proposed device has wide functionality without changing the structure and can be used mainly in the technique

преобразовани и формировани сигналов. Проведенный эксперимент показал высокую чувствительность и, как следствие, более высокий КПД при малых уровн х входных сигналов, а также высокую термостабильность (фиг. 6) предлагаемого устройства . Таким образом, не измёй структуры предлагаемое устройство под действием управл ющего сигнала выполн ет различные функции, т.е. измен ет свои качества.signal conversion and generation. The experiment showed high sensitivity and, as a result, higher efficiency at low levels of input signals, as well as high thermal stability (Fig. 6) of the proposed device. Thus, not changing the structure of the proposed device under the action of the control signal performs various functions, i.e. changes its qualities.

Claims

1. AC to DC converter containing a transformer, the primary winding of which is connected to the input terminals for connecting the AC voltage source, and the secondary winding by the first output through the collector-emitter junction of the transistor and the second output for directly connecting the load, characterized in that, in order to expand the functional capabilities, above 1 and efficiency and sensitivity in the field of small rectifiable voltages, the additional but a control voltage source and a resistor connected between the base of the transistor and the first output of the control voltage source are introduced, the second output of which is connected to the second terminal of the transformer secondary winding.

2. The converter according to claim 1, that is, with the fact that a second transistor is inserted into it, and the transformer is provided with an additional secondary winding connected in antiphase to the main secondary winding, and the collector-emitter circuit of the second transistor is connected between free output of the secondary winding and the first output output, and its base through the second additionally introduced resistor is connected to the first output of the second additionally introduced control voltage source, the second output of which is connected to a common connection point of the secondary obmototransformer, forming a common output terminal.

3. The converter according to claim 1, in connection with the fact that it additionally includes in parallel to the main transistor an additionally inserted transistor of the opposite conductivity type, the base of which is connected to the second output of the second additionally introduced control voltage source, The first output of which is combined with the second output of the first additionally introduced control voltage source to form a common output.

iwh

Wx.

J + Shupr.1

dzig.2

-It

t

at

w

one

th

t I

L J.

. 3

dk about

. .-four/

Phases. four

4 k

I

-cnH-o-i JT

iV II

HZZj-o I M

I ll. -I 1

J. J J

. s, 3 / v

S, Z - ff, 6 /,

F1 / 2.6