Преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1991 года по МПК H02M7/10 

Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено - для питания высоковольтных микроэле- ктронных устройств.

Цель изобретения - повышение выходного рабочего напряжения и КПД.

На чертеже представлена принципиальная схема преобразователя переменного напряжения в постоянное.

Преобразователь содержит силовой трансформатор 1, два МДП-транзистора 2 и 3 с индуцированным п-каналом, МДП-транзистор с индуцированным р-каналом 4, резистор 5 и сопротивление нагрузки 6. К первичной обмотке трансформатора 1 подключен источник входного переменного напряжения (не показан). Вторичная обмотка трансформатора 1 имеет четыре вывода, два крайних и два промежуточных. Один крайний вывод яв- ляется общим и может быть подключен к общей шине устройства. Другой край ний вывод является управляющим и подключен к затворам МДП транзисторов 2 и 3. Промежуточный силовой вывод вто ричной обмотки, с которого снимается напряжение на нагрузку, подключен к истоку с подложкой МДП-транзистора 2 и затвору МДП-транзистора 4, исток которого подключен к другому проме- жуточному выводу вторичной обмотки трансформатора 1, который расположен в.средней точке между силовым и общим выводом. Сток МДП -транзистора подключен к истоку МДП-транзистора 3 стоку с подложкой МДП-транзистора 4 и первому выводу резистора 5, второй вывод которого подключен к подложке МДП-транзистора 3, сток которого ПОДКЛЮЧеН К ОДНОМУ ВЫХОДНОМУ

выводу для подключения нагрузки 6, другой выходной вывод подключен к общему выводу вторичной обмотки трансформатора 1. Секция вторичной обмотки трансформатора 1, расположенная между силовым и управляющим выводами, обеспечивает напряжение, превышающее пороговое напряжение МДП-транзисторов 2 и 3.

Преобразователь работает следую- щим образом.

При наличии положительной полуволны напряжения на управляющем, силовом и среднем промежуточном выводах вторичной обмотки трансфер- матора 1 (относительно общего вывода МДП-транзисторы 2 и 3 открыты и практически все напряжение с силойо- го вывода поступает на нагрузку 6. При этом МДП-транзистор 4 находится в закрытом состоянии и не влияет на работу устройства.

В следующий полупериод, при отрицательной полуволне, поступающей на затворы МДП-транзисторов 2, 3 и 4, МДП-транзисторы 2 и 3 находятся в закрытом, а МДП-транзистор 4 - в открытом состоянии. Для надежной работ силовых МДП-транзисторов 2 и 3 в за

Q 0 5 Q

Q

5

5

Г.

0

крытом состоянии необходимо, чтобы падения обратного напряжения на них были примерно равны. Для такого выравнивания напряжений (симметрирования МДП-транзисторов 2 и 3) и служат МДП-транзистор 4 и резистор 5.

С помощью резистора 5 достигается выполнение условия, чтобы сопротивление закрытого МДП-транзистора 3 всегда было несколько меньше сопротивления закрытого МДП-транзистора 2.

Это происходит следующим образом.

Обратный ток р - n-перехода сток - подложка МДП-транзистора 3 протекает по резистору 5 и создает на нем падение напряжения, причем знаком плюс на подложке р-типа. В результате будет несколько приоткрыт р - п-переход исток подложка МДП-транзистора 3, следствием чего и явится небольшое возрастание тока через МДП-транзистор 3, т.е. некоторое уменьшение его сопротивления. Таким образом, чем больше номинал резистора 5, тем меньше сопротивление закрытого МДП-транзистора 3. Изменяя номинал резистора 5 нетрудно, сохранив достаточно большое сопротивление закрытого МДП-транзистора 3, сделать его все же меньше сопротивления закрытого МДП-транзистора 2.

При условии отсутствия цепи МДП- транзистора 4 на МДП-транзисторе 2 имело бы место несколько большее падение напряжения, чем на МДП-тран- зисторе 3. Для выравнивания этих падений напряжения и служит цепь МДП- транзистора 4, который открыт при отрицательной полуволне на силовом выводе вторичной обмотки трансформатора 1. Если на силовом выводе имеет место амплитудное значение напряжения V, то на среднем промежуточном выводе напряжение равно V/2, т.е. напряжение V/2 оказывается приложенным к стоку МДП-транзистора 2 и истоку МДП-транзисторов 2 и 3, будут иметь место равные Падения напряжения на них, максимальные значения которых составит V/2, Таким образом, для надежной работы устройства необходимо только чтобы V/2 не превысило максимально допустимого напряжения на стоке МДП-транзисторов 2и 3.

Итак, устройство обеспечивает повышение в два раза рабочего напряжения при обеспечении надежной работы силовых МДП-транэисторов. Отсутствие традиционных шунтирующих резисторов позволяет сохранить высокие значения КПД. Кроме того, при сохранении заданного рабочего напряжения устройство позволяет заменить один высоковольтный МДП-транзистор на два последовательно включенных относительно низковольтных, имеющих сущест- -,- венно меньшее сопротивление канала (потерь). В результате достигается повышение КПД.4

Формула изобретения

Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий силовой трансформатор, первичная обмотка которого соединена с входными выводами для подключения источника переменного напряжения, а его вторичная обмотка выполнена с силовым промежуточным выводом, соединенным с истоком МДП-транзистора с индукцированным n-каналом,затвор которого подключен к одному крайнему управляющему выводу вторичной обмотки трансформатора, другой крайний

вывод которой является общим, о т- личаюцийся тем, что, с целью повышения выходного рабочего напряжения и КПД, введены дополнительный МДП-транзистор с индуцированным n-каналом, МДП-транзистор, с индуцированным р-каналом и резистор, а вторичная обмотка трансформатора

О снабжена дополнительным выводом от средней точки ее силовой части, подключенным к истоку МДП-транзистора с р-каналом, затвор которого подключен к истоку и подложке основного

5 МДП-транзистора, сток которого подключен к стоку с подложкой МДП-транзистора с р-каналом, истоку дополнительного МДП-транзистора с п-каналом и первому выводу резистора, второй вывод которого подключен к подложке дополнительного МДП-транзистора с n-каналом, затвор которого подключен к затвору основного МДП-транзистора, его сток - к одному выход5 ному выводу для подключения нагрузки, а другой выходной вывод соединен с указанным общим выводом вторичной обмотки трансформатора.

0

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в высоковольтных источниках питания. Цель изобретения - вышение выходного рабочего напряжения и КПД. Устройство включает трансформатор 1, вторичная обмотка которого имеет два крайних и два промежуточных вывода. Один крайний вывод является общим и может быть подключен к общей шине. Другой крайний вывод является управляющим и соединен с затворами МДП-транзисторов 2, 3 с индуцированными п-каналами. Один промежуточный вывод обмотки соединен с истоком с подложкой МДП-транзисто- ра 2 и с затвором МДП-транзистора 4 с индуцированным р-каналом, исток которого подключен к другому промежуточному среднему выводу вторичной обмотки. Резистор 5 включен между общей точкой соединения стока МДП- транзистора 2, истока МДП-транзистора 3 и стока с подложкой МДП-транзистора 4 и подложкой МДП-транэисто- ра 3. Нагрузка подключена между стоком МДП -транзистора 3 и общим выводом вторичной обмотки. Введение МДП- транзисторов 3, 4, резистора 5 и указанное соединение элементов устройства позволяют вдвое увеличить максимальное рабочее напряжение. Симметрирование силовых МДП-транзисторов 2, 3 в закрытом состоянии осуществляется с помощью МДП-транзистора 4 и резистора 5. Отсутствие шунтирующих резисторов и возможность использования относительно низковольтных МДП-транзисторов 2, 3 способствуют повышению КПД. 1 ил. 3 о Јъ ГО ел с& со.

ГьГ

Редактор В.Трубченко

Составитель Л.Устинкина

Техред С.Мигунова Корректор Т.Малец

Заказ 1434

Тираж 394

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

5

КИ

JUL

О

Подписное