SU1725352A1 - Преобразователь переменного напр жени в посто нное - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в экономичных низковольтных вторичных источниках электропитани . Цель изобретени  - повышение КПД. За счет подачи управл ющего сигнала не только на затвор, но и на подложку МДП-транзистора 2 реализуетс  параллельное включение самого МДП-транзистора с п- каналом и бипол рного транзистора, коллектором которого  вл етс  сток, эмиттером - исток, а базой - подложка, вход щего в структуру МДП-транзистора 2. Малое остаточное напр жение бипол рного транзистора уменьшает статические потери преобразовател , за счет чего и повышаетс  КПД.

Description

Ё

Изобретение относитс  к преобразователь ной технике и может быть использовано в экономичных низковольтных вторичных источниках электропитани .

Известны преобразователи переменного напр жени  в посто нное, выполненные по схемам синхронных выпр мителей. Пре образователь осуществл ет выпр мление переменного напр жени  с удвоением. Он содержит МДП-транзистор, к подложке и стоку которого подключено по конденсатору . При положительной полуволне напр же- ни  на входе ток протекает через p-n-переход исток-подложка, а при отрицательной полуволне - через канал открытого МДП-транзистора.

В другом преобразователе использовано последовательное включение двух МПД- транзисторов, что позвол ет осуществить выпр мление высоковольтных напр жений.

Такой преобразователь обладает хорошими параметрами при использовании напр жений больших амплитуд.

Недостатком преобразователей  вл етс  относительно небольшой КПД при работе на низких (менее 6 В) напр жени х.

Наиболее близким техническим решением  вл етс  преобразователь переменного напр жени  в посто нное, в качестве прототипа из которого используют одно плечо схемы, содержащее силовой трансформатор , к первичной обмотке которого подключен источник входного .переменного напр жени , МПД-транзистор с п-каналом, затвор которого подключен к крайнему управл ющему выводу вторичной обмотки трансформатора, и сопротивление нагрузки , первый вывод которого подключен к выводу от общей точки вторичной обмотки трансформатора, силовой промежуточный

вывод которой подключен к истоку с подложкой МДП-транзистора, сток которого подключен к второму выводу сопротивлени  нагрузки. Такой преобразователь имеет высокий КПД при работе на напр жени х в несколько дес тков вольт. Однако, при работе на низких напр жени х его КПД становитс  относительно небольшим (за счет остаточного напр жени  на открытом МДП- транзисторе), что и  вл етс  основным недостатком прототипа.

Цель изобретени  - повышение КПД преобразовател  при работе на низких (мене б В) напр жени х.

Указанна  цель достигаетс  в преобразователе переменного напр жени  в посто нное , содержащем силовой трансформатор, первична  обмотка которого соединена с входными выводами дл  подключени  источника питани , а его вторична  обмотка выполнена с силовым отводом от части ее витков и МДП-транзистор с n-каналом, причем, крайний управл ющий вывод вторичной обмотки трансформатора соединен с затвором МДП- транзистора, ее силовой отвод - с истоком МДП-транзистора, а другой крайний вывод образует один из выходных выводов дл  подключени  нагрузки. Сток МДП-транзистора образует другой выходной вывод за счет введени  двух диодов, резистора и снабжени  вторичной обмотки дополнительным управл ющим отводом, расположенным между ее крайним управл ющим выводом и основным силовым отводом и соединенным с анодом первого диода, катод которого через резистор соединен с подложкой МДП-транзистора и анодом второго диода, подключенного катодом к крайнему управл ющему выводу вторичной обмотки трансформатора.

За счет подачи управл ющего сигнала не только на затвор, но и на подложку МДП- транзистора, реализуетс  параллельное включение самого МДП-транзистора с п-ка- налом и бипол рного n-p-п транзистора, коллектором которого  вл етс  сток, эмиттером - исток, а базой - подложка, вход щего в структуру МДП-транзистора. Малое остаточное напр жение бипол рного транзистора уменьшает статические потери преобразовател , за счет чего и повышаетс  КПД.

На чертеже представлена принципиальна  схема преобразовател  переменного напр жени  в посто нное.

Преобразователь содержит силовой трансформатор 1, МДП-транзистор с п-ка- налом 2, сопротивление нагрузки 3, два диода 4 и 5, резистор 6.

Трансформатор 1 имеет две обмотки: первичную и вторичную. К первичной обмотке трансформатора 1 подключен источник входного переменного напр жени .

Вторична  обмотка трансформатора 1 имеет четыре вывода: крайний управл ющий вывод, дополнительный управл ющий вывод , силовой промежуточный выводи вывод от общей точки. Крайний управл ющий вы0 вод подключен к затвору МДП-транзистора 2 и катоду диода 5. Дополнительный управл ющий вывод подключен к аноду диода 4, катод которого подключен к первому выводу резистора 6, второй вывод которого подклю5 чен к подложке МДП-транзистора 2 и аноду диода 5. Силовой вывод вторичной обмотки трансформатора 1 подключен к истоку МДП- транзистора 2. Общий вывод поключен к первому выводу сопротивлени  нагрузки 3,

0 второй вывод которого подключен к стоку МДП-транзистора 2. Резистор 6  вл етс  токоограничивающим элементом. Через диод 4 на подложку МДП-транзистора 2 поступает положительный сигнал, а через диод 5

5 - отрицательное напр жение.

В предлагаемом устройства МДП-тран- зисторов 2 представл ет из себ  паралелль- ную цепь, состо щую из МДП-транзистора и n-p-п бипол рного транзистора, коллекто0 ром которого  вл етс  сток, эмиттером - исток, а базой - подложка. Поскольку дл  открывани  n-p-п транзистора требуетс  меньшее напр жение, чем дл  МДП-транзистора , открывающее (положительное) на5 пр жение поступает на затвор и подложку

(базу) с различных выводов от вторичной

обмотки трансформатора 1. Запирающее

напр жение здесь выбрано одинаковым.

При по влении положительной пол0 уволны напр жени  на всех (верхних) выводах вторичной обмотки трансформатора 1 относительно общего вывода на затвор и подложку (через диод 4 и резистор 6) будет воздействовать открывающее (положитель5 ное) напр жение, которое приведет МДП- транзистор 2 в открытое состо ние, т.е. будут открыты МДП- и бипол рные структуры , параллельное включение которых и образует МДП-транзистор 2. В результате

0 потечет ток через открытый МДП-транзистор 2 и нагрузку 3. При по влении отрицательной полуволны напр жени  на выводах вторичной обмотки трансформатора 1 (относительно общего вывода) МДП- и бипол р5 на  структуры будут заперты, т.е. будет закрыт МДП-транзистор 2 и ток через нагрузку 3 протекать не будет.

Поскольку мощные МДП-транзисторы обладают значительно более высоким быстродействием , чем бипол рные, то сначала в

МДП-транзисторе 2 будет открыватьс  МДП-структура, а уже затем бипол рна . В результате динамические потери преобразовател  в основном определ ютс  МДП- транзистором и оказываютс  небольшими. Основным недостатком мощного МДП- транзистора  вл етс  более высокое остаточное напр жение в открытом состо нии (по сравнению с бипол рным транзистором ), что приводит к повышенным потер м в статическом режиме дл  МДП-преобразО- вателей. В предлагаемом устройстве в статическом открытом состо нии именно бипол рна  n-p-п структура будет шунтировать МДП-структуру, в результате чего имеют место лишь малые потери энергии, обусловленные малым остаточным напр жением n-p-п транзисторов.

Таким образом, за счет малых потерь энергии как в статическом, так и в динамическом режимах реализуетс  повышение КПД устройства.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Преобразователь переменного напр жени  в посто нное, содержащий силовой

   трансформатор, первична  обмотка которого соединена с входными выводами дл  под- ключени  источника питани , а его вторична  обмотка выполнена с силовым

   отводом от части ее витков, и МДП-транзи- стор с n-каналом, причем крайний управл ющий вывод вторичной обмотки трансформатора соединен с затвором МДП- транзистора, ее силовой отвод подсоединен

   к источнику МДП-транзистора. а другой крайний вывод образует один из выходных выводов дл  подключени  нагрузки, при этом сток МДП-транзистора образует другой выходной вывод, отличающийс 

   тем, что, с целью повышении КПД, дополнительно введены два диода и резистор, а вторична  обмотка снабжена дополнительным управл ющим отводом, расположенным между ее крайним управл ющим выводом и

   основным силовым отводом и соединенным с анодом первого диода, катод которого через резистор соединен с подложкой МДП- транзистора и анодом второго диода, подключенного катодом к крайнему управл ющему выводу вторичной обмотки трансформатора .