ОДНОТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

ОДНОТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ


RU (11) 2009604 (13) C1

(51) 5 H02M3/335 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 5021929/07 
(22) Дата подачи заявки: 1992.01.15 
(45) Опубликовано: 1994.03.15 
(71) Заявитель(и): Игумнов Д.В.; Масловский В.А.; Сигов А.С. 
(72) Автор(ы): Игумнов Д.В.; Масловский В.А.; Сигов А.С. 
(73) Патентообладатель(и): Московский институт радиотехники, электроники и автоматики 

(54) ОДНОТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ 

Использование: для преобразования напряжений, например, для питания интегральных схем. Сущность изобретения: однотактный преобразователь напряжения содержит трансформатор 1, первичная обмотка которого через транзистор со статической индукцией 2 включена между входным и общим выводами. Затвор транзистора со статической индукцией 2 через конденсатор 8, зашунтированный диодом 5 и резистором 4, подсоединен к выходу комплементарной пары МДП-транзисторов 6, 7, соединенной с блоком управления 3. За счет тока заряда и разряда конденсатора 8 происходит формированное отпирание и запирание транзистора 2, что приводит к повышению КПД. 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электротехнике, радиоэлектронике и может быть использовано для преобразования напряжений, например, для питания интегральных схем.

Широко известны преобразователи напряжения с разделительным трансформатором и внешним возбуждением. Один из вариантов такого преобразователя содержит 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 ко вторичной обмотке трансформатора. При замене биполярного транзистора на МДП-транзистор удается повысить частоту преобразования и улучшить массогабаритные показатели. Однако, в обоих случаях имеет место относительно небольшой КПД, что и является основным недостатком аналогов.

Наиболее близким техническим решением является однотактный преобразователь напряжения (прототип), содержащий трансформатор, первичная обмотка которого первым своим выводом подключена к клемме источника входного напряжения, транзистор со статической индукцией (СИТ), сток которого подключен ко второму выводу первичной обмотки трансформатора, а исток - к общей шине, блок управления, подключенный между клеммой источника входного напряжения и общей шиной, два выпрямителя, входные выводы первого из которых подключены ко вторичной обмотке трансформатора, пьезоэлектрический трансформатор, вывод от генераторной секции которого подключен ко входному выводу второго выпрямителя, диод и два резистора, первый вывод первого из которых подключен к затвору СИТ и выходу блока управления, а второй вывод - к аноду диода, катод которого подключен к выходному выводу второго выпрямителя, общий вывод которого подключен к общей шине устройства и первому выводу секции возбуждения пьезоэлектрического трансформатора, второй вывод которой подключен к первому выводу второго резистора, второй вывод которого подключен к клемме источника входного напряжения. Для успешной работы прототипа требуется мощный блок управления, обеспечивающий двухполярные управляющие сигналы. Относительно большие потери в СИТ и в блоке управления снижают КПД прототипа, что и является основным его недостатком.

Цель изобретения - повышение КПД устройства, при этом достигается требуемый технический результат за счет форсированного переключения СИТ и использования маломощного блока управления, в однотактном преобразователе напряжения, содержащем трансформатор, первичная обмотка которого первым своим выводом подключена к клемме источника входного напряжения, транзистор со статической индукцией, сток которого подключен ко второму выводу первичной обмотки трансформатора, а исток - к общей шине, блок управления, подключенный между клеммой источника входного напряжения и общей шиной. Отличительные от прототипа признаки заключаются в том, что резистор и диод, анод которого подключен к первому выводу резистора, за счет введения МДП-транзисторы с n-каналом, МДП-транзистора с p-каналом и конденсатора, первая обкладка которого подключена к затвору транзистора и катоду диода, а вторая обкладка - ко второму выводу резистора и стокам обоих МДП-транзисторов, затворы которых подключены к выходу блока управления, исток и подложка МДП-транзистора с n-каналом подключены к общей шине, а исток и подложка МДП-транзистора с p-каналом - к клемме источника входного напряжения.

При открывании МДП-транзистора с p-каналом клемма источника входного напряжения оказывается подключенной к затвору СИТ, что обеспечивает его быстрое открывание. При этом происходит заряд конденсатора. При открывании МДП-транзистора с n-каналом (и закрывании МДП-транзистора с p-каналом) напряжение на заряженном конденсаторе знаком "минус" оказывается приложенным к затвору СИТ, чем обеспечивается его форсированное закрывание. Снижение динамических потерь в СИТ обеспечивает повышение КПД устройства.

На чертеже представлена принципиальная схема однотактного преобразователя напряжения, содержащая трансформатор 1, транзистор со статической индукцией 2, блок управления 3, резистор 4, диод 5, МДП-транзистор с индуцированным n-каналом 6, МДП-транзистор с индуцированным p-каналом 7 и конденсатор 8. Трансформатор 1 имеет две обмотки: первичную и вторичную. Первичная обмотка включена между клеммой входного напряжения и стоком СИТ 2, исток которого подключен к истоку с подложкой МДП-транзистора 6 и общей шине. Блок управления 3 подключен между клеммой источника входного напряжения и общей шиной. Исток и подложка МДП-транзистора 7 подключены к клемме источника входного напряжения Uвх. Выход блока 3 подключен к затворам МДП-транзисторов 6 и 7, стоки которых подключены ко второй обкладке конденсатора 8 и второму выводу резистора 4, первый вывод которого подключен к аноду диода 5. Затвор СИТ 2 подключен к катоду диода 5 и первой обкладки конденсатора 8.

Для получения на выходе устройства постоянного напряжения выводы вторичной обмотки трансформатора 1 могут быть подключены к выпрямителю, который можно выполнить различным образом. Блок управления 3 может быть выполнен как в прототипе или иным образом, например, как в (Высокочастотные транзисторные преобразователи). Ромаш Э. М. и др. , М. : Радио и связь, 1988, стр. 144-145).

Предлагаемое устройство работает следующим образом. При отсутствии сигнала на выходе блока управления 3 Uупр = 0 МДП-транзистор 6 закрыт, а МДП-транзистор 7 - открыт. Конденсатор 8 будет заряжаться от Uвх через открытый МДП-транзистор 7 и p-n переход затвор-исток СИТ 2. Ток заряда конденсатора 8 является током затвора СИТ 2, чем и осуществляется его форсированное открывание. Цепь из резистора 4 и диода 5 призвана поддерживать открытое состояние СИТ 2 в тех режимах, когда конденсатор 8 уже зарядился, но требуется сохранить форсированно открытое состояние СИТ 2.

При поступлении сигнала управления Uупр положительной полярности с блока 3 МДП-транзистор 6 переходит в открытое состояние, а МДП-транзистор 7 - в закрытое. В этом случае оказывается, что положительно заряженная обкладка конденсатора 8 подключена (через открытый МДП-транзистор 6) к общей шине, а отрицательно заряженная обкладка - к затвору СИТ 2. В результате СИТ 2 форсированно закрывается.

Для успешной работы заявляемого устройства желательно, чтобы емкость конденсатора 8 была значительно больше емкости затвор-исток СИТ 2, что просто реализуется на практике. Помимо быстрого переключения СИТ 2 в этом случае напряжение на конденсаторе 8 сможет поддерживать запертое состояние СИТ 2 длительное время, если произойдут неполадки в блоке 3 и на его выходе будет присутствовать Uвх.

За счет быстрого переключения СИТ 2 в предлагаемом устройстве снижаются динамические потери, что приводит к повышению КПД. Кроме того, предлагаемое устройство осуществляет свою работу при использовании только положительных управляющих сигналов Uупр (т. к. нет необходимости в получении двухполярного Uупр как в прототипе). Это обстоятельство позволяет использовать простой блок управления 3 со всеми вытекающими отсюда последствиями (улучшение массогабаритных показателей, снижение стоимости, уменьшение потребляемой мощности, повышение надежности).

Экспериментальная проверка работы однотактного преобразователя напряжения была проведена на СИТах КП801 и КП802, МДП-транзисторах КП701, КП702, КП902 и КП905. По сравнению с прототипом в предлагаемом устройстве удалось повысить КПД. Так, при частоте преобразования 200 кГц в прототипе КПД составлял примерно 0,92, а в предлагаемом устройстве 0,94. (56) Ромаш Э. М. Высокочастотные транзисторные преобразователи. М. : Радио и связь, с. 142, 32, 1988.

Авторское свидетельство СССР N 1713048, кл. Н 02 М 3/335, 1992. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



ОДНОТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий трансформатор, первичная обмотка которого первым своим выводом подключена к входному выводу, транзистор со статической индукцией, сток которого подключен к второму выводу первичной обмотки трансформатора, а исток - к общей шине, блок управления, подключенный к входному выводу и общей шине, резистор и диод, анод которого соединен с первым выводом резистора, отличающийся тем, что в него введены МДП-транзистор с n-каналом, МДП-транзистор с p-каналом и конденсатор, первая обкладка которого подключена к затвору транзистора со статической индукцией и катоду диода, а вторая обкладка - к второму выводу резистора и стокам обоих МДП-транзисторов, затворы которых подключены к выходу блока управления, исток и подложка МДП-транзистора с n-каналом подключены к общей шине, а исток и подложка МДП-транзистора с p-каналом - к входному выводу.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru