Преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1989 года по МПК H02M7/217 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во рторичных источниках питания радио- электронной аппаратуры. ; Цель изобретения - повышение КПД Ьри работе с входным напряжением, форма которого отлична от прямо- УгОЛЬной.

; На фиг, 1 и 2 представлены модификации преобразователя при различ- IHOM исполнении порогового элемента; |на фиг. 3 - диаграммы, поясняющие |его работу.

I Преобразователь переменного на- ряжения в постоянное содержит тран |сформатор 1 с вспомогательными и ос 1новной обмотками, крайние выводы ко |торой соединены с истоками соответствующих МОП-транзисторов 2 и 3. Стоки МОП-транзисторов 2 и 3 обра1зуют первый выходной вывод для под-

. ключения нагрузки 4, которая может

быть зашунтирована накопительным конденсатором 5. Второй выходной ;вывод образован средним выводом :трансформатора 1 . К затворам МОП- : транзисторов 2 и 3 подсоединены вы- ходы соответствующих двухтактных эмиттерных повторителей 6 и 7, входы которых подключены к выходам соответствующих пороговых элемен- тов 8 и 9. Первые входы пороговых I элементов 8 и 9 подсоединены к ис- iтокам, а вторые- к стокам соответ- ;ствующих МОП-транзисторов 2 и 3. Ши ны питания двухтактных эмиттерных ;повторителей и порогового элемента через выпрямитель 10 подключены к соответствующим вспомогательным об- моткам Трансформатора.

Преобразователь по фиг. 1 имеет пороговые элементы 8 и 9, состоящие из выполненных на прямосмещенных диодных переходах источников 11 и 12 опорного напряжения, входы которых являются первыми входами пороговых элементов, усилителей 13 и 14 на транзисторах и инверторов 15 и 16. Выходы источников 11, 12 опорного напряжения подсоединены к базам соответствующих усилителей 13 14. Эмиттеры усилителей 13 и 14, поключенные через диодные переходы, образуют вторые выходы пороговых элементов 8 и 9, причем эмиттерные переходы зашунтированы резисторами. Выходы усилителей 13 и 14 подключены к входам инверторов 15 и 16, выходы которых образуют выходы пороговых элементов 8 и 9 . Шины питания источников 11 и 12 опорного напряжения, усилителей 13 и 14, инверторов 15 и

16образуют шины питания пороговых элементов 8 и 9.

Преобразователь по фиг. 2 отличается выполнением пороговых элемен- 0 той - они выполнены на компараторах

17и 18 соответственно. Неинвертирующие входы компараторов 17 и 18, включенные через ограничительные резисторы 19 и 20, образуют первые

5 входы пороговых элементов 8 и 9,-а их инвертирующие входы, включенные через ограничительные резисторы 21 и 22, - вторые входы пороговых элементов 8 и 9. Выходы компараторов 17 и

0 18 являются выходами пороговых элементов 8 и 9, а шины питания компараторов 17 и 18 - их шинами питания.

По сути Преобразователь по фиг. 1 содержит два выпрямителя 10, а по

5 фиг. 2 - один выпрямитель 10.

Преобразователь по фиг. 1 работает следующим Образом.

В полупериод, когда к верхнему вбюоду основной обмотки силового

0 трансформатора J приложена положительная полуволна переменного напряжения, в момент времени от t, до t (см.фиг.3) транзистор усилителя 13 будет закрыт, так как его

5 переход база-эмиттер смещен в обратном направлении. При этом транзистор инвертора 15 находится в открытом состоянии, а затвор - исток МОП-транзистора 2 зашунтирован

0 открытым р-п-р транзистором двухтактного эмиттерного повторителя 6. Соответственно канал сток - исток МОП-транзистора 2 находится в запертом состоянии.

5В момент времени t (фиг.З) происходит выравнивание потенциалов, а затем незначительное преобладание положительного потенциала на истоке по отношению к стоку МОП-транQ зистора 2, в результате этого переход база-эмиттер транзистора усилителя 13 смещается в прямом направлении, транзистор открывается, затем закрывается транзистор инвер5 тора 15. При этом закрьшаются и открываются р-п-р и п-р-п соответственно транзисторы двухтактного эмиттерного повторителя 6 и на затвор МОП-транзистора 2 поступает

положительный потенциал от выпрямителя 10. Канал сток - исток МОП- транзистора 2 открьгоается и ток от верхнего вывода основной обмотки трансформатора поступает в нагрузку По достижении времени t , когда потенциал истока сравняется с потенциалом стока МОП-транзистора 2, переход база- эмиттер транзистора усилителя 13 смещается в обратном направлении, в результате данный транзистор закрьюается. Затем через инвертор 5 закрывается п-р-п и открывается р-п-р транзистор двухтактного эмиттерного повторителя 6, что приводит к быстрому разряду паразитной емкости затвор - исток МОП-транзистора и закрытию его канала сток - исток.

В отрицательный полупериод работает нижнее плечо преобразователя синхронного выпрямления, работа которого аналогична описанной выше.

В целях предотвращения недопустимого обратного напряжения на пере- ходе база-эмиттер транзисторов усилителей 13 и 14 в эмиттер транзистора может быть включен диод, а переход база-эмиттер зашунтирован резистором. Для компенсации падения напряжения на нем в источник опорного напряжения введен компенсирующий диод. Для осуществления регулировки времени включения - выключения усилителей 13 и 14 возможен вариант подключения к источникам Л и .1 2 опорного напряжения регулировочного элемента. Применение двухтактного эмиттерного повторителя позволяет производить быстрый перезаряд довольно большой паразитной емкости затвор - исток МОП-транзисторов , что в конечном итоге ускоряет время переключения МОП-транзисторов .

Преобразователь по фиг. 2 работает следукяцим образом.

В полупериод, когда к верхнему вьШоду основной обмотки силового трансформатора 1 приложена положительная полуволна переменного напряжения, в момент времени tj на выходе компаратора 17 будет присутствовать отрицательный потенциал по отношению к истоку мощного переключающего трнзистора 2, , п-р-п транзистор двухтактного эмиттерного повторителя 6 будет закрыт, а р-п-р

5047636

транзистор повторителя 6 открыт. Такое состояние транзисторов двухтактного повторителя обеспечит четкое закрытие канала мощного переключающего МОП-транзистора 6.

. В момент времени t происходит выравнивание потенциалов на входе компаратора 17, а затем некоторое. . д преобладание положительного потенциала на неинвертирующем входе компаратора 17, в результате чего на выходе компаратора 17 произойдет изменение потенциала с отрицатель- 15 ногб на положительный по отношению к истоку МОП-транзистора 2. Это, в свою очередь, приведет к открытий п-р-п И закрытию р-п-р транзисторов двухтактного эмиттерного повторителя 6, 2Q а в конечном итоге - к открытию канала МОП-тр-анзистора 2,и ток от верхнего вывода основной обмотки поступит в нагрузку.

По достижении времени t, когда 25 потенциал стока и истока КОП-тран- зистора сравняется, на выходе компаратора 17 потенциал изменится на отрицательньй по отношению к истоку. МОП-транзистора 2. В конечном итоге, 30 это приведет к закрытию канала МОП-транзистора 2.

В отрицательный полупериод работает нижнее плечо преобразователя, работа которого аналогична описанной вьше.

В целях предотвращения недопустимого обратного напряжения входы компараторов 8 и 9 зашунтированы встречно включенными диодами, а в целях иск- 40 лючения шунтирования переходов сток - исток МОП-транзисторов 2 и 3 во входные цепи компараторов 8 и 9 включены ограничительные резисторы 19-22.

Формула изобретения45

1. Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трансформатор с вспомогательными и основной обмотками, крайние выводы

50 которой соединены соответственно с.

истоками первого и второго МОП-тран- . зисторов, стоки кото.рых образуют первый выходной вывод, а второй выходной вывод образован средним выводом основ55 ной обмотки трансформатора, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, при работе с входным напряжением, форма которого отлична от прямоугольной, к затворам МОП35

транзисторов присоединены вьгооды соответствзпощих двухтактных эмиттер- ных повторителей, входы которых подключены к выходам соответствующих пороговых элементов, первыми входами подсоединенных к истокам, а вторыми - к стокам сооТВетсТВуюпшхМОП- транзисторов , причем шины питания пороговых элементов и двухтактных эмиттерных повторителей подключены через выпрямитель к соответствующим вспомогательным обмоткам трансформатора.

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что пороговый элемент состоит из источника опорного напряжения, выход которого соединен с базой усилителя на транзисто- 20 ре, коллектором соединенного с входом

0

5

0

инвертора, выход которого является выходом порогового элемента, причем первым входом порогового элемента является ,тер усилителя, включенный через диодный переход, вторым входом - вход источника опорного напряжения, а шинами питания - шины питания источника опорного напряжения, усилителя и инвертора.

3. Преобразователь по п. 1, о т- личающийся тем, что пороговый элемент выполнен на компараторе, его первый вход образован не- инвертирздощим входом компаратора, второй вход - инвертирующим входом компаратора, а щинами питания являются шины питания компаратора, причем.оба входа подключены через соответствующие ограничительные резисторы.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения - повышение КПД при работе с входным напряжением, форма которого отлична от прямоугольной. В преобразователе за счет введения в него схемы управления МОП-транзисторами 2 и 3, состоящей из пороговых элементов 8 и 9 и двухтактных эмиттерных повторителей 6 и 7, исключается обратный ток от накопительного фильтра 5 через канал МОП-транзисторов 2 и 3 во вторичную обмотку трансформатора 1 с последующим его подмагничиванием постоянной составляющей. Использование изобретения позволит производить выпрямление любой формы переменного напряжения, включая и синусоидальную, любой частоты вплоть до 1-2 МГц, при этом повысится КПД устройства за счет низкого сопротивления канала МОП-транзистора. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Фи8.2

Фт.З