Преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1992 года по МПК H02M3/07 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для преобра- зования постоянных напряжений, например, для питания интегральных схем.

Известен преобразователь постоянного напряжения с разделительным трансфор- матором и внешним возбуждением, содержащий задающий генератор, подключенный между источником входного напряжения и общей шиной, биполярный транзистор, база которого подключена к выходу задающего генератора, а эмиттер - к общей шине, трансформатор, первичная обмотка которого подключена между источником входного напряжения и коллектором транзистора, и выпрямитель, подключенный к вторичной обмотке трансформатора.

Недостатки такого преобразователя (например, относительно небольшой КПД) во многом определяются использованием биполярного транзистора. Заменой биполярного транзистора на МДП-транзистор удается повысить КПД и частоту преобразования, улучшить массогабаритные показатели. Однако в МДП-транзисторе сохраняется возможность возникновения вторичного пробоя, что может привести к выходу МДП-транзистора с n-каналом из строя. Относительно невысокая надежность и является основным недостатком такого преобразователя.

Наиболее близким техническим решением является преобразователь постоянного напряжения, содержащий два МДП-транзистора, один из которых имеет р-, а другой n-канал, два диода, два стабилитрона, три конденсатора и два резистора, являющиеся нагрузками устройства, первые выводы которых подключены к истоку с подложкой МДП-транзистора с п-каналом, аноду первого стабилитрона, катоду второго стабилитрона, первым обкладкам второго и третьего конденсаторов и минусовой клемме источника входного напряжения, плюсовая клемма которого подключена к истоку с подложкой МДП- транзистора с р-каналом, сток которого подключен к стоку МДП-транзистора с n-каналом и первой обкладке первого конденсатора, вторая обкладка которого подключена к катоду, второго диода и аноду первого диода, катод которого подключен к катоду первого стабилитрона второй обкладке второго конденсатора и второму выводу первого резистора, а второй вывод второго резистора подключен к анодам второго диода и второго стабилитрона и второй обкладке третьего конденсатора. Такой преобразователь создает два выходных постоянных напряжения (одно положительное и одно отрицательное) без

использования трансформатора и катушки индуктивности.

Недостатком известного устройства является возможность возникновения вторичного пробоя в силовом МДП-транзисторе с n-каналом, что снижает его надежность.

Цель изобретения - повышение надежности за счет устранения возможностей возникновения вторичного пробоя в силовом

0 МДП-транзисторе с п-каналом.

Указанная цель достигается тем, что в преобразователь постоянного напряжения, содержащий входной, два выходных и общий выводы для подключения соответст5 венно источника постоянного напряжения и двух нагрузок, два стабилитрона, два диода, три конденсатора, МДП-транзистор с п-каналом, исток которого подключен к аноду первого стабилитрона, катоду второго ста0 билитрона, первым обкладкам второго и третьего конденсатора и к общему выводу, а также МДП-транзистор с р-каналом, исток и подложка которого соединены с входным выводом, его сток - со стоком МДП-транзи5 стора с n-каналом и первой обкладкой первого конденсатора, вторая обкладка которого соединена с анодом первого и катодом второго диодов, причем катод первого диода соединен с катодом первого

0 стабилитрона, второй обкладкой второго конденсатора и первым входным выводом, а анод второго диода соединен с анодом второго стабилитрона, второй обкладкой третьего конденсатора и вторым выходным

5 выводом, введены два дополнительных резистора, один из которых одним выводом подключен к аноду второго стабилитрона, а другим - к подложке МДП- транзистора с n-каналом и через второй резистор к обще0 My выводу.

Отрицательное выходное напряжение устройства через делитель напряжения, образованный дополнительными резисторами, поступает на подложку силового

5 МДП-транзистора с n-каналом. В результате биполярная структура в МДП-транзисторе с n-каналом оказывается надежно запертой отрицательным напряжением на подложке (базе), что делает невозможным

0 развитие вторичного пробоя.

На чертеже представлена принципиальная схема преобразователя постоянного напряжения.,

Схема содержит входной, два выходных

5 и общий выводы для подключения соответственно источника постоянного напряжения и двух нагрузок 1 и 2, два стабилитрона 3 и 4, два диода 5 и б, три конденсатора 7-9, МДП-транзистор с п-каналом 10, МДП-транзистор с р-каналом 11 и два дополнительных резистора 12 и 13. Минусовая клемма источника постоянного напряжения подключена к истоку МДП-транзистора 10, аноду стабилитрона 3, катоду стабилитрона 4, первым обкладкам конденсаторов 8 и 9, первым выводам резисторов 1, 2 и 13. Плюсовая клемма источника входного напряжения подключена к истоку с подложкой МДП-транзистора 11, сток которого подключен к первой обкладке конденсатора 7 и стоку МДП-транзистора 10. Вторая обкладка конденсатора 7 подключена к катоду диода 6 и аноду диода 5, катод которого подключен к катоду стабилитрона 3, второй обкладке конденсатора 8 и второму выводу нагрузки 1. Анод диода 6 подключен к аноду стабилитрона 4, второй обкладке конденсатора 9, второму выводу нагрузки 2 и первому выводу резистора 12. Подложка МДП-транзистора 10 подключена к вторым, выводам резисторов 12 и 13. Сигналы управления устройством подаются на затворы силовых МДП-транзисторов 10 и 11.

Устройство работает следующим образом.

При поступлении отпирающего сигнала на затвор МДП-транзистора 11 и запирающего сигнала на затвор МДП-транзистора 10 происходит заряд конденсатора 7 через открытый МДП-транзистор 11, диод 5 и резистор 1. Стабилитрон 3 ограничивает уровень напряжения на нагрузке 1 и определяет верхнее напряжение на конденсаторе 7. При открывании МДП-транзистора 10 и закрывании МДП-транзистора 11 напряжение заряженного конденсатора 7 открывает диод 6 и стабилитрон 4. При этом энергия конденсатора 7 передается в нагрузку 2 и фильтрующий конденсатор 9. ПослеочередногооткрыванияМДП-транзистора 11 и закрывания МДП- транзистора 10 процессы в схеме повторяются. В результате, на нагрузке 1 присутствует положительное, а на нагрузке 2 - отрицательное выходное напряжение.

Отрицательное напряжение с нагрузки 2 через делитель напряжения, выполненный на резисторах 12 и 13, .поступает на подложку МДП-транзистора с п-каналом 10. Отрицательное напряжение на подложке смещает в обратном направлении (запирает) p-n-переход исток-подложка МДП-транзистора 10. Это обстоятельство определяет закрытое состояние паразитной биполярной n-p-n-структуры в МДП-транзисторе 10,

коллектором которой является область стока, эмиттером - область истока, а базой - подложка.

Тот факт, что в предлагаемом устройстве отрицательное напряжение на подложке

предотвращает открывание паразитной п- p-n-структуры, а следовательно, и возможность возникновения вторичного пробоя в МДП-транзисторе с п-каналом 10 и определяет повышение надежности преобразователя. МДП-транзисторы с р-каналом развитию вторичного пробоя не подвержены, поэтому нет необходимости в подаче запирающего (положительного) напряжения на подложку (относительно истока) в МДП-транзисторе с р-каналом 11. Формула изобретения Преобразователь постоянного напряжения, содержащий входной, два выходных

и общий выводы для подключения соответственно источника постоянного напряжения и двух нагрузок, два стабилитрона, два диода, три конденсатора, МДП-транзистор с п-каналом, исток которого подключен к

аноду первого стабилитрона, катоду второго стабилитрона, первым обкладкам второго и третьего конденсаторов и к общему выводу, а также МДП-транзистор с р-каналом, исток и подложка которого соединены

с входным выводом, его сток - со стоком МДП-транзистора с п-каналом и первой обкладкой первого конденсатора, вторая обкладка которого соединена с анодом первого и катодом второго диодов, причем

катод первого диода соединен с катодом первого стабилитрона, второй обкладкой второго конденсатора и первым выходным выводом, а анод второго диода соединен с анодом второго стабилитрона, второй обкладкой третьего конденсатора и вторым выходным выводом, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, дополнительно введены два резистора, один из которых одним выводом подключен

к аноду второго стабилитрона, а другим - к подложке МДП-транзистора с п-каналом и через второй резистор - к общему выводу.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для преобра- зования постоянных напряжений, например для питания интегральных схем. Цель изобретения - повышение надежности. Отрицательное выходное напряжение устройства через делитель напряжения, образованный резисторами 12 и 13,поступает на подложку силового МДП-транзистора 10 с n-каналом. В результате биполярная структура в МДП-транзисторе оказывается надежно запертой отрицательным напряжением на подложке (базе), что делает невозможным развитие вторичного пробоя. 1 ил.