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

7

xi XI

СП 00

к

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

Известны бестрансформаторные преобразователи напряжения, предназначенные для электропитания интегральных схем. Такие преобразователи за счет деления напряжения на конденсаторах позволяют понизить выходное напряжения до величин, применяемых в интегральных схемах, Для деления напряжения конденсаторы заряжаются последовательно (от источника входного напряжения), переключаются в параллельное соединение и затем разряжаются на нагрузку. Для коммутации используются диоды и различные транзисторные ключи. Недостатками таких преобразователей является большое количество конденсаторов, коммутирующих элементов и устройств.

Наиболее близким техническим решением является преобразователь постоянного напряжения, содержащий два МДП-транзистора, один из которых имеет р-, а другой n-канал, два диода, два стабилизатора, три конденсатора и два резистора, являющиеся нагрузками устройства, первые выводы которых подключены к источнику с подложкой МДП-транзистора с n-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 обкладкэ первого конденсатора, вторая обкладкэ которого подключена к катоду второго диода и аноду первого диода, катод которого подключен к катод/ 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 обеспечивает два выходных постоянных напряжения (одно положительное и одно отрицательное). Основным недостатком прототипа следует считать отсутствие (существенного) понижения выходного напряжения относительно входного, т.е. деления напряжения, что не всегда позволяет использовать преобразователь в устройствах электропитания интегральных схем.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей преобразователя за счет осуществления входного напряжения до уровней, применяемых для

электропитания интегральных схем,

Указанная цель достигается в преобразователе постоянного напряжения, содержащем два МДП-транзистора, один из которых имеет р-, а другой n-канзл, стаби0 литрон, три конденсатора и сопротивление нагрузки, первый вывод которого подключен к первой обкладке первого конденсатора и катоду стабилитрона, анод которого подключен ко второй обкладке первого кон5 денсатора, первой обкладке второго конденсатора, второму выводу сопротивления нагрузки и минусовой клемме источника входного напряжения, плюсовая клемма которого подключена к источнику с подложкой

0 МДП-транзистора с р-каналом, сток которого подключен к первой обкладке третьего конденсатора, а источник и подложка МДП- транзистора с n-каналом соединены между собой, за счет того, что вторые обкладки

5 второго и третьего конденсаторов подключены к стоку МДП-транзистора с п-каналом, исток которого подключен к катоду стабилитрона.

На чертеже представлена принципи0 альная схема преобразователя постоянного напряжения, состоящая из МДП-транзистора с индуцированным р-каналом 1, МДП- транзистора с индуцированным п-каналом 2, стабилитрона 3, трех конденсаторов 4, 5

5 и 6, сопротивления нагрузки 7. Плюсовая клемма источника входного напряжения подключена к источнику с подложкой МДП- транзистора 1, сток которого подключен к первой обкладке конденсатора 6. Источник

0 и подложка МДП-транэистора 2 подключены к катоду стабилитрона 3, первой обкладке конденсатора 4 и первому выводу сопротивления нагрузки 7, второй вывод которого подключен к аноду стабилитрона 3,

5 второй обкладке конденсатора 4, первой обкладке конденсатора 5 и минусовой клемме источника входного напряжения. Вторые обкладки конденсаторов 5 и 6 подключены к стоку МДП-транзистора 2. Сигналы управ0 ления устройством подаются на затворы силовых МДП-транзисторов 1 и 2.

Преобразователь работает следующим образом.

При открытом МДП-транзисторе 1 и за55 крытом МДП-транзисторе 2 происходит заряд конденсаторов 5 и 6 от источника входного напряжения UBx. При этом величина заряда в каждом конденсаторе одинакова, а напряжение на конденсаторе 5

стремится к своей величине Ucs UexCe/fCs

+ Се), где Cs. Се - величины емкостей конденсаторов 5 и 6 соответственно. В зависимости от конкретных величин емкостей конденсаторов 5 и 6 можно получить практически любое значение DCS (меньшее UBX).

При изменении состояний МДП-транзи- сторов 1 и 2 на противоположные конденсаторов 5 частично разряжается, заряжая при этом конденсатор 4, емкость которого еле- дует брать много меньшей, чем емкость конденсатора 5. Стабилитрон 3 ограничивает уровень напряжения на нагрузке 7, определяя верхнее напряжение на конденсаторе 4, Отметим, что и конденсатор 6 может немно- го разрядиться через свое сопротивление утечки. После же очередного открывания МДП-транзистора 1 м закрывания МДП- транзистора 2 происходит подзаряд конденсатора 5 (и конденсатора 6) от источника до заданных величин.

Итак, заявленное устройство позволяет получить на своем выходе постоянное напряжение, существенно меньшее UBx за счет деления напряжения на конденсаторах (без использования моточных изделий). Оно может стать основой при создании более сложных и совершенных преобразовательных устройств и систем.

Экспериментальная проверка преобра- зователя постоянного напряжения была проведена на МДП-транзисторах КП701, 2П702,2П703,2П803 и лабораторных образцах. По сравнению с прототипом в заявленном устройстве удалось получить выходное напряжение существенно меньших величин, чем UBX. Так, при UBX - 50 В в зависимости от использования конкретных элементов удавалось получить выходное напряжение 0,7-20 В.

Хотя экономический эффект в заявляемом устройстве не создается, технология его изготовления практически не усложняется. При использовании преобразователя постоянного напряжения экономический эффект может быть достигнут за счет осуществления деления входного напряжения до уровней, применяемых для электропитания интегральных схем. Этот эффект можно будет оценить после изготовления опытного образца и использования в конкретной ап паратуре.

Формула изобретения Преобразователь постоянного напряжения, содержащий два МДП-транзистора, один из которых имеет р-канал, а другой n-канал, стабилитрон, три конденсатора и сопротивление нагрузки, первый вывод которого подключен к первой обкладке первого конденсатора и катоду стабилитрона, анод которого подключен к второй обкладке первого конденсатора, первой обкладке второго конденсатора, второму выводу сопротивления нагрузки и входному выводу для подключения минусовой клеммы источника входного напряжения, а к входному выводу для подключения плюсовой клеммы подключены исток с подложкой МДП-транэи- стора с р-каналом, сток которого подключен к первой обкладке третьего конденса гора, причем исток и подложка МДП-транзистора с n-каналом соединены между собой.о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет деления входного напряжения, вторые обкладки второго и третьего конденсаторов подключены к стоку МДП-транзистора с п- каналом, исток которого подключен к катоду стабилитрона.

Изобретение может быть использовано для преобразования постоянных напряжений, например для электропитания интегральных схем. Сущность изобретения; в преобразователе постоянного напряжения, содержащем два МДП-транзистора 1 и 2, первый из которых имеет р-канал, а второй n-канал, стабилитрон 3, три конденсатора 4, 5. 6 и сопротивление нагрузки 7, достигается расширение функциональных возможностей за счет деления входного напряжения. При этом первый вывод сопротивления нагрузки 7 подключен к первой обкладке конденсатора 4 и катоду стабилитрона 3, анод которого подключен к второй обкладке конденсатора 4, первой обкладке конденсатора 5,второму выводу сопротивления нагрузки 7 и минусовой клемме источника входного напряжения, плюсовая клемма которого подключена к истоку с подложкой МДП- транзистора с р-каналом 1, сток которого подключен к первой обкладке конденсатора 6,а исток и подложка МДП-транзистора с л-каналом 2 соединены между собой. Вторые обкладки конденсаторов 5 и 6 подключены к стоку МДП-транзистора с п-каналом 2, исток которого подключен к катоду стабилитрона 3, 1 ил. (Л С