Преобразователь постоянного напряжения

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий генератор импульсов, вход которого соединен с источником входного напряжения, и фильтрующий конденсатор, включенный между выходными выводами, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью улучшения массога

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(51) Н 02 М 3/07

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3615416/24-07 (22) 06.07.83 (46) 07.02.85. Бюл. Н- 5 (72) Д.В.Игумнов, Г.П.Костюнина, С.Н.Щербаксва и И.С.Громов (71) Московский институт радиотехники, электроники и автоматики (53) 621.314.1(088.8) (56) 1, Патент Японии ¹ 49-6610, кл. Н 02 М 3/14, 1974.

2. Патент Великобритании № 1436296, кл. Н 02 И 3/24, 1976. (54) (57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий генератор импульсов, вход которого соединен с источником входного напряжения, и фильтрующий конденсатор, включенный между выходными выводами, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей за счет уменьшения потерь выходного напряжения, в него дополнительно введены две группы транзисторов, ÄÄSUÄÄ 1138862 А каждая нз которых включает р-й-р- и

h-p-п-транзисторы, причем в первой группе база р- п -р-транзистора соединена с базой .n -p-n†- транзистора, эмиттер и коллектор которого соединены соответственно с эмиттером и коллектором р-ti-p-транзистора второй группы, база которого соединена с базой и-р-и-транзистора второй группы, коллекторы .р-и-р-транзистора первой группы и и-р-и-транзистора второй группы подключены к соответствующим обкладкам фильтрующего конденсатора, эмиттер п-р-п-транзис-., тора второй группы подключен к отрицательному выводу источника входного напряжения, а эмиттер, р-и-ртранзистора первой групйы через дойолнительно введенный резистор — к положительному выводу источника входного напряжения и через дополнительно введенный конденсатор — к выходу генератора импульсов.

11388

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для преобразования малого постоянног го напряжения, например, при децентра" лизованном питании отдельных радиоэлектронных узлов, Известно устройство преобразования напряжения без использования транс. форматорных. элементов, содержащее два полупроводниковых переключатель.- 10 ных элемента, которые соединены после" довательно друг с другом и состояния которых (открытое, закрытое) взаимно противоположны. . Последовательная цепочка, состоящая из полу- !5 проводниковых переключательнык элементов, включается параллельно источнику питания. Параллельно каждому переключательному элементу включена последовательная цепочка из 20 конденсатора и диода, вследствие чего происходит слежение напряжений, до которых заряжен. каждый конденсатор L1| .

Недостатками этого устройства яв- 25 ляются большая инерционность и значительныз массогабаритные показатели.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее генератор, кото- 30 рый питается от низковольтного источника. Выходной сигнал генератора повышается пьезоэлектрическим трансформатором, выходной сигнал которого выпрямляется диодом для получения постоянного напряжения. Дополнитель ный диод используется для прибавления напряжения низковольтного источника к выходному напряжению выпрямительного диоца 1.2).

Недостатком известного устройства являются болыпие потери выкодного напряжения ьри низких уровнях входного напряжения за. счет падения напряжения ня. Выпрямительных диодах что 45 приводит к недостаточно высоким массогабаритным показателям.

Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей за счет уменьшения потерь выходного на- 50 пряжения преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь постоянного напряжения, содержащий генератор импульсов, вход которого соединен с источником входного напряжения, и фильт рующий конденсатор, включенный между выходными выводами, дополнительно

62 - 2 введены две группы транзисторов, каждая из которых включает р-h-р- и

h-p-п-транзисторы, причем в первой группе база р-и-р-транзистора соединена с базой h-p-п-транзистора, эмиттер и коллектор которого соединены соответственно с эмиттером и коллектором р-и-р-трайзистора второй группы, база которого соединена с базой -р-и транзистора второй группы, коллекторы р-h-р-транзистора первой группы и . и-р-и-транзистора второй группы подключены к соответствующим обкладкам фильтрующего конденсатора, эмиттер

h-p-и-транзистора второй группы подключен к отрицательному выводу источника входного напряжения, а эмиттер р-и-р-транзистора первой группы через дополнительно введенный резистор; подключен к положительному выводу источника входного напряжения и через дополнительно введенный конденсаторк выходу генератора импульсов.

На фиг. 1 представлена схема преобразователя постоянного напряжения; на фиг. 2 — зависимость выходного напряжения от входного для предлагаемого преобразователя.

Преобразователь (фиг. 1) содержит входной источник 1 постоянного напряжения, генератор 2 импульсов, фильтрующий конденсатор 3, две группы из биполярных транзисторов 4, 5 и

6.и 7, образующие инжекционную сборку резистор 8 и конденсатор 9.

База транзистора 4 соединена с ба-! зой транзистора 5,эмиттер и коллектор транзистора 5 соединены с эмиттером и коллектором транзистора 6 соответственно, а база транзистора 6. соединена с базой транзистора 7, коллекторы транзисторов 4 и 7 подключены к фильтрующему конденсатору 3, а эмиттер транзистора 7 подключен к отрицательному выводу входного источника 1 постоянного напряжения, эмиттер транзистора 4 через резистор

8 подключен к положительному выводу входного источника 1 и через конденсатор 9 к выходу генератора 2 импульсов.

Основой преобразователя малых постояннык напряжений является инжекционная сборка на транзисторах 4-7, В предлагаемом преобразователе, являющемся устройством повышения уровня малого напряжения, используется сложение малых выходных (инжекцион1138862 з ных) напряжений каждого из (четырех) биполярных транзисторов, входящих в сборку. При подаче напряжения на транзисторную, сборку каждый транзистор, входящий в нее, работает в инжекционном режиме. В этом случае к коллекторному переходу транзисторов не прикладывается никакого внешнего смещения, а к эмиттерному переходу прикладывается прямое смещение, за 1О счет которого протекает ток эмиттера. При этом носители заряда, инжектированные в базу из эмиттера, будут проходить ее и экстрагироваться коллектором, За счет избыточного за- 15 ряда основных носителей в коллекторе появляется инжекционное напряжение. Максимальная величина этого напряжения в основном определяется равновесной высотой потенциального ба- щ рьера коллекторного перехода и для кремниевых транзисторов примерно равна 0,7-0,8 В.Использование нескольр-л р- и л-р-и-транзисторов дает возможность повысить максимальную 25 величину выходного напряжения инжек-,. ционной сборки, поскольку р-и переходы транзисторов включены последовательно. Изменяя количество транзисторов в сборке, можно реализовать необходимое выходное напряжение. В определенном диапазоне малых напряжений (десятые доли и единицы вольт) выходное напряжение преобразователя (при заданном входном) с инжекционной транзисторной сборкой оказывается больше (максимально в

2 раза), чем в аналогичном преобразователе, использующем выпрямительные диоды.

Преобразователь постоянного напряжения работает следующим образом.

Постоянное напряжение положительной полярности и „ с источника 1 постоянного напряжения является напряжением питания для генератора 2 импульсов и напряжением смещения дпя инжекционной сборки, состоящей из транзисторов 4-7. Постоянное входное напряжение с помощью генератора 2 импульсов преобразуется в импульсное напряжение с амплитудой, примерно равной 0 „. По цепи резистора 8 задается напряжение смещения для инжекционной сборки. С помощью конденсатора 9 осуществляется сложение напряжений на входе инжекционной сборки. При поступлении:. импульсов с генератора

2 на вход инжекционной транзисторной сборки на ее выходе тоже появляются импульсы напряжения. С помощью фильтрующего конденсатора 3 выходное напряжение преобразуется в постоянное.

Схемы генераторов прямоугольных импульсов хорошо известны.

В предлагаемом устройстве, например, может быть использован генератор, 1 собранный по схеме мультивибратора..

Таким образом, за счет использования инжекционной сборки на транзисторах 4-7.,преобразователь малых постоянных напряжений характеризуется низкими потерями напряжения,.

Уменьшение потерь выходного напряжения позволяет уменьшить энергоемкость внешних источников питания, что особенно перспективно для устройств, питающихся от батарей.

Преобразователь малых постоянных напряжений может быть реализован в интегральном исполнении.

1138862

Фмв

4Ье.,2

Составитель Ю.Спивак

РедактоР А.Шишкина ТехРед М.Кузык . КоРРектоР О.ЛУговаЯ е .,фью%

° м.

Заказ 10698/41 Тирам 872: . Подписное

ВЯИИПИ Государственного комитета, СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. д. 4/5

r, ю, ю у « 4Вю

Филнап ППП "Патент", г. Уагород, ул. Проектная, 4