Преобразователь напряжения

Полезная модель относится к электротехнике. Преобразователь напряжения содержит полевой транзистор, выполненный с n-каналом, первый, второй, третий, четвертый и пятый резисторы, первый и второй конденсаторы, первый и второй стабилитроны, p-n-p-транзистор, первый и второй n-p-n-транзисторы, первый и второй входы преобразователя напряжения, выход преобразователя напряжения. Анод первого стабилитрона, первые выводы первого и второго резисторов и первого и второго конденсаторов объединены и являются первым входом преобразователя напряжения. Второй вывод первого резистора соединен с первым выводом третьего резистора и с базой первого n-p-n-транзистора. Катод первого стабилитрона соединен с коллектором p-n-p-транзистора и вторым выводом третьего резистора. Эмиттер первого n-p-n-транзистора соединен со вторым выводом второго резистора и с эмиттером второго n-p-n-транзистора. Коллектор второго n-p-n-транзистора соединен с затвором полевого транзистора и через четвертый резистор с анодом второго стабилитрона, коллектором первого n-p-n-транзистора и с базой p-n-p-транзистора. Эмиттер p-n-p-транзистора через пятый резистор соединен с катодом второго стабилитрона и стоком полевого транзистора, который является вторым входом преобразователя напряжения. Исток полевого транзистора соединен с базой второго n-p-n-транзистора, вторыми выводами первого и второго конденсаторов и является выходом преобразователя напряжения. Достигаемый технический результат - возможность формирования стабильного выходного напряжения в широких диапазонах входного напряжения и температуры окружающей среды. 1 илл.

Полезная модель относится к области электротехники и может найти применение в системах электропитания различной электронной аппаратуры, например, для цепей питания маломощных интегральных схем.

Известен преобразователь постоянного напряжения (см. патент РФ 2006153, Н02М 3/335 опубл. 15.01.1994 БИ 1), содержащий включенные последовательно между входной и выходной клеммами преобразователя управляемый ключ, выполненный на силовом и управляющем транзисторах одинаковой структуры, фильтр и модулятор, входом подключенный к выходу фильтра, а выходом - к управляющему входу ключа, причем эмиттер силового транзистора ключа подключен к входной клемме преобразователя, а база - эмиттерный переход управляющего транзистора ключа шунтирован резистором и подключен к выходу модулятора через токоограничивающий резистор, отличающийся тем, что база - эмиттерный переход силового транзистора шунтирован управляющим транзистором, а база через введенный токозадающий резистор подключена к выходу LCD-фильтра.

Недостатком известного устройства является нестабильность параметров выходного напряжения при изменении параметров входного напряжения и температуры окружающей среды.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемой полезной модели является преобразователь постоянного напряжения (см. патент 2009602, Н02М 3/07 опубл. 15.03.1994 БИ 5), содержащий два МДП-транзистора, один из которых имеет p-, а другой n-канал, два диода, три конденсатора и четыре резистора, первые два из которых являются нагрузочными, а их первые выводы подключены к истоку МДП-транзистора с n-каналом, первым выводам второго и третьего конденсаторов, первому выводу третьего резистора и отрицательному входному выводу, при этом положительный входной вывод подключен к истоку МДП-транзистора с p-каналом, сток которого подключен к первому выводу первого конденсатора и стоку МДП-транзистора с n-каналом, подложка которого подключена ко второму выводу третьего резистора и первому выводу четвертого резистора, второй вывод которого подключен ко второму выводу второго резистора, второму выводу третьего конденсатора и аноду второго диода, катод которого подключен ко второму выводу первого конденсатора и аноду первого диода, катод которого подсоединен ко второму выводу первого резистора и второму выводу второго конденсатора, отличающийся тем, что введены дополнительные диод и резистор, первый вывод которого подключен к затвору МДП-транзистора с p-каналом и аноду дополнительного диода, катод которого подключен ко второму выводу дополнительного резистора и подложке МДП-транзистора с p-каналом.

Недостатком данного устройства является нестабильность параметров выходного напряжения при изменении параметров входного напряжения и температуры окружающей среды.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание преобразователя напряжения, обладающего возможностью формирования стабильного выходного напряжения в широких диапазонах входного напряжения и температуры окружающей среды.

Технический результат заключается в возможности формирования стабильного выходного напряжения в широких диапазонах входного напряжения и температуры окружающей среды.

Данный технический результат достигается тем, что в преобразователе напряжения, содержащем полевой транзистор, выполненным с n-каналом, первые выводы первого и второго резисторов и первого и второго конденсаторов объединены и являются первым входом преобразователя напряжения, второй вывод первого резистора соединен с первым выводом третьего резистора, четвертый и пятый резисторы, новым является то, что дополнительно введены первый и второй стабилитроны, первый и второй n-p-n-транзисторы, p-n-p-транзистор, коллектор которого соединен со вторым выводом третьего резистора и катодом первого стабилитрона, анод которого соединен с первым выводом первого резистора, второй вывод которого соединен с базой первого n-p-n-транзистора, эмиттер которого соединен со вторым выводом второго резистора и с эмиттером второго n-p-n-транзистора, коллектор которого соединен с затвором полевого транзистора и через четвертый резистор с анодом второго стабилитрона, коллектором первого n-p-n-транзистора и базой p-n-p-транзистора, эмиттер которого через пятый резистор соединен с катодом второго стабилитрона и стоком полевого транзистора, который является вторым входом преобразователя напряжения, исток полевого транзистора соединен с базой второго n-p-n-транзистора, вторыми выводами первого и второго конденсаторов и является выходом преобразователя напряжения.

Четвертый резистор, p-n-p-транзистор и второй стабилитрон образуют генератор стабильного тока, обеспечивающий стабилизацию тока, протекающего через первый стабилитрон, что позволяет обеспечить формирование с высокой точностью выходного напряжения при изменении входного напряжения. Взаимокомпенсация напряжений база-эмиттер первого и второго n-p-n-транзисторов при изменении температуры окружающей среды позволяет обеспечить высокую точность выходного напряжения в широком диапазоне температуры окружающей среды.

На фигуре представлена принципиальная схема преобразователя напряжения.

Преобразователь напряжения (фиг.) содержит полевой транзистор 1, выполненный с n-каналом, первый 2, второй 3, третий 4, четвертый 5 и пятый 6 резисторы, первый 7 и второй 8 конденсаторы, первый 9 и второй 10 стабилитроны, p-n-p-транзистор 11, первый 12 и второй 13 n-p-n-транзисторы, первый 14 и второй 15 входы преобразователя напряжения, выход 16 преобразователя напряжения.

Анод первого стабилитрона 9, первые выводы первого 2 и второго 3 резисторов и первого 7 и второго 8 конденсаторов объединены и являются первым входом 14 преобразователя напряжения. Второй вывод первого резистора 2 соединен с первым выводом третьего резистора 4 и с базой первого n-p-n-транзистора 12. Катод первого стабилитрона 9 соединен с коллектором p-n-p-транзистора 11 и вторым выводом третьего резистора 4. Эмиттер первого n-p-n-транзистора 12 соединен со вторым выводом второго резистора 3 и с эмиттером второго n-p-n-транзистора 13. Коллектор второго n-p-n-транзистора 13 соединен с затвором полевого транзистора 1 и через четвертый резистор 5 с анодом второго стабилитрона 10, коллектором первого n-p-n-транзистора 12 и с базой p-n-p-транзистора 11. Эмиттер p-n-p-транзистора 11 через пятый 6 резистор соединен с катодом второго стабилитрона 10 и стоком полевого транзистора 1, который является вторым входом 15 преобразователя напряжения. Исток полевого транзистора 1 соединен с базой второго n-p-n-транзистора 13, вторыми выводами первого 7 и второго 8 конденсаторов и является выходом 16 преобразователя напряжения.

Преобразователь напряжения работает следующим образом. На первый 14 и второй 15 входы преобразователя напряжения подается, соответственно, отрицательное и положительное напряжения питания. Полевой транзистор 1 является силовым регулирующим элементом. Первый стабилитрон 9 задает выходное напряжение преобразователя напряжения и через эмиттерный повторитель, образованного первым n-p-n-транзистором 12 и вторым резистором 3, обеспечивает опорное напряжение усилительного регулирующего каскада, образованного пятым резистором 6 и вторым n-p-n-транзистором 13. Пятый резистор 6 является нагрузочным для второго n-p-n-транзистора 13. Четвертый резистор 5, p-n-p-транзистор 11 и второй стабилитрон 10 образуют генератор стабильного тока, обеспечивающего стабилизацию тока, протекающего через первый стабилитрон 9, что позволяет обеспечить формирование с высокой точностью выходного напряжения при изменении входного напряжения. Стабилизацию тока через второй стабилитрон 10 обеспечивают пятый резистор 6 и эмиттерный повторитель. Первый 2 и третий 4 резисторы служат делителем напряжения, поступающего на базу первого n-p-n-транзистора 12. Первый 7 и второй 8 конденсаторы являются, соответственно, низкочастотным и высокочастотным фильтрами выходного напряжения.

При подаче напряжения на первый 14 и второй 15 входы генератор стабильного тока формирует ток через первый стабилитрон 9. Напряжение первого стабилитрона 9 через делитель напряжения поступает на вход эмиттерного повторителя. С выхода эмиттерного повторителя стабильное напряжение поступает на вход усилительного регулирующего каскада, включенного по схеме с общей базой. На другой вход усилительного регулирующего каскада поступает напряжение с выхода 16 преобразователя напряжения. Усиленный разностный сигнал с выхода усилительного регулирующего каскада поступает на затвор полевого транзистора 1, обеспечивая поддержание выходного напряжения на заданном уровне относительно напряжения первого стабилитрона 9. Напряжения база-эмиттер первого 12 и второго 13 n-p-n-транзисторов взаимно компенсируются при изменении температуры окружающей среды, обеспечивая высокую точность выходного напряжения в широком диапазоне температуры окружающей среды.

Изготовлен лабораторный макет преобразователя напряжения, испытания которого подтвердили осуществимость и практическую ценность заявляемого объекта.

Преобразователь напряжения, содержащий полевой транзистор, выполненный с n-каналом, первые выводы первого и второго резисторов и первого и второго конденсаторов объединены и являются первым входом преобразователя напряжения, второй вывод первого резистора соединен с первым выводом третьего резистора, четвертый и пятый резисторы, отличающийся тем, что дополнительно введены первый и второй стабилитроны, p-n-p-транзистор, первый и второй n-p-n-транзисторы, первый вывод первого резистора соединен с анодом первого стабилитрона, катод которого соединен с коллектором p-n-p-транзистора и вторым выводом третьего резистора, первый вывод которого соединен с базой первого n-p-n-транзистора, эмиттер которого соединен со вторым выводом второго резистора и с эмиттером второго n-p-n-транзистора, коллектор которого соединен с затвором полевого транзистора и через четвертый резистор с анодом второго стабилитрона, коллектором первого n-p-n-транзистора и с базой p-n-p-транзистора, эмиттер которого через пятый резистор соединен с катодом второго стабилитрона и стоком полевого транзистора, который является вторым входом преобразователя напряжения, исток полевого транзистора соединен с базой второго n-p-n-транзистора, со вторыми выводами первого и второго конденсаторов и является выходом преобразователя напряжения.