Преобразователь постоянного напряжения в постоянное Советский патент 1991 года по МПК H02M3/07 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при преобразовании малых постоянных напряжений, например, для цепей питания маломощных интегральных схем.

Цель изобретения - повышение КПД.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема преобразователя постоянного напряжения; на фиг. 2 - экспериментальные вольт-амперные характеристики МДП-тран- зистора 2П904А, включенного по схеме диода, как первый, второй и четвертый МДП-транзистор с п-каналом (а),и кремниевого диода Д243Б (б).

Устройство содержит генератор 1 импульсов, МДП-транзистор с индуцированным р-кзналом , гри конденсатора 3, 4 и 5, четыре МДП транзистора 6-9 г. индуцированным п-канолом. Напряжение положительной полярности от источника входного напряжения UBx подается на затворы, стоки и подложки МДП-транзисторов 6 и 7, а также на один вывод генератора 1 импульсов, второй вывод которого подключен к истоку с подложкой МДП-транзистора 8 и общей шине. Первый выход генератора импульсов 1 подключен к одной обкладке конденсатора 3, другая обкладка которого подключена к стоку с подложкой МДП-транзистора 2 и истоку МДП-транзистора 6. Второй выход генератора 1 импульсов подключен к затворам МДП-гранзисторов 2 и 8. К общей шине также одна обкладка конденсатора 5, другая обкладка которого подключена к выходному выводу и истоку МДП-транзистора 9, затвор, с гок и подложка которого подключены к истоку МДП-транзистора 7 и одной обкладке конденсатора 4, другая обкладка которого подключена к истоку МДП-транзистора 2 и стоку МДП-транзистора 8.

Схемы генераторов прямоугольных импульсов известны. В предложенном устройстве может быть использован генератор 1, собранный по схеме мультивибратора. Первый и второй выходы генератора 1 импульсов являются выводами с различных плеч мультивибратора: когда на первом выходе присутствует положительное напряжение (примерно, равное напряжению UBX, то на втором выходе напряжение практически равно нулю, и наоборот. Кроме того, номера выходов генератора 1 импульсов могут быть взяты произвольно. Постоянное напряжение UBX является напряжением питания для генератора 1 импулъсов,

МДП-трэнзисторы 6, 7 и 9 включены по схеме диода, При малом пороговом напря- жении Uo этих МДП-транзисторов

() они характеризуются минимальным падением прямого напряжения (меньшим, чем обычные кремниевые диоды). На фиг, 2 приведены экспериментальные характериетики для МДП-транзистора 2П904А, включенного как МДП-транзисто- ры б, 7 и 9 (а), и для сравнения кремниевого диода Д243Б (б). Из фиг. 2 следует, что для работы на малых UBX и небольших токах

целесообразнее использовать низкопороговые МДП-транзисторы.

Пробразователь работает следующим образом.

При нулевом напряжении на первом выходе генератора 1 импульсов и положительном напряжении на втором его выходе МДП-транзистор 2 закрыт, а МДП-транзистор 8 открыт. При этом все конденсаторы заряжаются до напряжения, близкого к UBx

конденсатор 3 заряжав ся через МДП-транзистор (диод) 6; конденсатор 4 - через МДП- транзисгоры 7 и 8; конденсатор 5 - через МДП-транзисгоры (диоды) 7и 9. При переключении мультивибратора, т.е при появлении положительного напряжения на первом выходе генератора импульсов 1 и исчезновении его на втором выходе, состояния МДП-транзисторов 2 и 8 изменяются на противоположные: МДП-транзистор 2 открыт а МДП-транзистор 8 закрыт. Через открытый МДП-транзистор 2 конденсаторы 3 и 4 включаются в последовательную цепь, напряжение на которой становится близким к 2 UBX. Кроме того, напряжение первичного

источника UBx суммируется с напряжением на конденсаторах 3 и 4, в результате чего на выходной клемме устройства напряжение UBHIX становится равным 3UBx. Этим напряжением через МДП-транзистор 9 заряжается выходной конденсатор 5.

Предложенный преобразователь является умаломощным и позволяет получать существенное повышение ивых при работе на высокоомную нагрузку. Для получения лучших характеристик целесообразно использовать МДП-транзисторы с короткими каналами (ДМДП, УМДП), которые обладают минимальными сопротивлениями каналов (до сотых долей Ома).

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий генера- тор импульсов, подключенный одним выводом к входному выводу для подключения источника входного напряжения, а вторым - к общей шине, три конденсатора и пять МДП-транзисторов с индукцированными каналами, первый из которых имеет р-ка- нал, сток и подложка которого подключены к первой обкладке первого конденсатора и истоку второго МДП-транзистора, сток и подложка которого соединены между собой, а затвор поключен к затвору третьего МДП-транзистора, исток которого подключен к первой обкладке второго конденсатора, а к выходному выводу подключена первая обкладка третьего конденсатора, вторая обкладка которого подключена к общей шине, затворы первого и четвертого МДП-транзисторов соединены между собой, исток и подложка четвертого МДП- транзистора соединены между собой, сток и подложка пятого МДП-транзистора соединены между собой, отличающийся

тем, что, с целью повышения КПД, второй, третий, четвертый и пятый МДП-транзисто- ры имеют п-канал, причем сток и затвор второго МДП-транзистора подключены к

входному выводу и стоку с подложкой третьего МДП-транзистора, исток которого подключен к затвору и стоку пятого МДП- транзистора, исток которого подключен к первой обкладке третьего конденсатора,

вторая обкладка которого подключена к истоку четвертого МДП-транзистора, сток которого подключен к второй обкладке второго конденсатора и истоку первого МДН-транзистора, затвор которого подключен к второму выходу генератора импульсов, первый выход которого подключен к второй обкладке первого конденсатора.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в цепях питания маломощных интегральных схем. Цель изобретения - повышение КПД. Устройство содержит генератор 1 импульсов, подключенный одним выводом к входному выводу, а вторым - к общей шине, три конденсатора 3-5 и МДП-транзисторы 2, 6, 7, 8, 9. МДП- транзистор 2 выполнен с индуцированным р-каналом, сток и подложка которого подключены к одной обкладке конденсатора 3, а к выходному выводу устройства подключена одна обкладка третьего конденсатора 5, другая обкладка которого подключена к общей шине. МДП-транспорты 6-9 выполнены с индуцированным п-каналом. МДП-транзисторы 6 и 7 своими затворами, стокам и подложками подключены к входному выводу. Первый выход генератора 1 импульсов подключен к другой обкладке конденсатора 3, а его второй выход - к затвору МДП-тран- зистора 2 и к затвору МДП-транзистора 8, исток и подложка которого подключены к общей шине, а сток - к истоку МДП-транзистора 2 и одной обкладке конденсатора 4, другая обкладка которого поключенэ к истоку МДП-транзистора 7 и затвору, стоку и подложке МДП-транзистора 9, исток которого подключен к выходному выводу, а исток МДП-транзистора 6 подключен к стоку МДП-транзистора 2. Указанное выполнение устройства обеспечивает минимальные потери энергии при заряде конденсаторов. 2 ил, сл Qs W Ј О xj OJ

0,1

8

0,5 Фиг.2

0,1

0,9