Источник питания

Источник питания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Саюэ Соаетскик

Социалист ическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 170480 (21) 2912043/24-07 (54) М. КЛ.З с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Н 02 М 3/335

Государствениый комитет

СССР ио делам изобретеиий и открытий

Опубликовано 23,01Я2. Бюллетень ¹ 3

Дата опубликования описания 230182

РИПЖ 621.311. ..6 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ф

Г

Н.Д.татаринов, А,А.Ìàëàøêåâè÷, Е.A.Èâàéâòà- <- ..г ..", и В П Ключников ! 4-; . т: 10. (71) Заявитель (54) источник питлчия

Изобретение относится к электротехнике,в частности к преобразователям напряжения для электронных часов и других аналогичных приборов с жидкокристаллическим индикатором.

Известен преобразователь напряже-: ния, содержащий схему умножения напряжения и КМДП-усилитель уровня с парафазным выходом. Схема умножения напряжения содержит два каскада для получения высокого напряжения, выходной МДП-транзистор, тип проводимости которого соответствует полярности преобразуемого напряжения, и выходной сглаживающий конденсатор. Каждый каскад для получения высокого напряжения содержит КМДП-инвертор, МДПтранзистор, тип проводимости которого соответствует полярности преобразуемого напряжения, и накопительный конденсатор П1

Недостатком данного преобразователя напряжения является большой собственный тбк потребления, что обусловлено особенностью известных схем КМДП-усилителей уровня с парае-: фазным выходом:фронт переключения одного из выходов в состояние усиливаемого уровня потенциала запаздывает по отношению к соответст ующе. му фронту переключения второто выхода. Это приводит к тому, что при переключении МДП-транзисторов схемы умножения напряжения имеют место паразитные состояния одновременной проводимости МДП-транзисторов, следствием чего является наличие параэитных токов между выходной и питающими шинами преобразователя напряжения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому источнику питания является преобразовательная

IS ячейка, содержащая каскад умножения напряжения, состоящий из накопитель ного конденсатора, подключенного к выходу первого КМдП-инвертора и точке соединения истока питающего и стока выходного МДП-транзисторов с типом проводимости, соответствующим полярности преобразуемого напряжения, при этом исток транзистора КМДПинвертора с типом проводимости соответствующим полярности преобразуемого напряжения и сток питающего

МДП-транзистора соединены с источником напряжения, сток другого транзистора КМДП-инвертора обратного типа проводимости образует общий вывод

900376 ячейки, а исток выходного МДП-транзистора — выходной вывод, между которым включен выходной сглаживающий конденсатор, а также управляющий каскад, состоящий из парафазного усилителя, прямой выход которого через второй ХМДП-инвертор подключен к затвору питающего МДП-транзистора, а инверсный — через третий КМДП-инвертор — к затвЬру выходного МДПтранзистора, причем вход усилителя 10 образует управляющий вход ячейки и через узел задержки связан со входом первого КМДП-инвертора (2).

Однако известный преобразователь напряжения отличается низкой нагру- 15 зочной способностью, не удовлетворяющей жестким требованиям, предъявляемым к преобразователю напряжения при использовании его в электронных часа с мультиплексным управлением 20 жидкокристаллического индикатора.

Это приводит к тому,что уменьшается надежность жидкокристаллического индикатора, имеющего Предельно допустимую постоянную составляющую управляющего сигнала порядка 50 мВ. Низкая нагруэочная способность обуславливает низкий КПД,так как снижается полезная мощность преобразователя.

Цель изобретения — повышение КПД и нагрузочной способности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее преобразовательную ячейку с каскадом умножения напряжения, состоящим из накопительного конденсатора, подключенного к выходу первого КЬЩП-инвертора и точке соединения истока питающего и стока выходного МДП-транзисторов с типом проводимости,соответствующим полярности"преобразуемого 40 напряжения, при этом исток транзистора КМДП-инвертора с типом проводимости, соответствующим полярности преобразуемого напряжения, и сток питающего МДП-транзистора подключены 45 к входному выводу источника, сток другого транзистора КМДП-инвертора обратного типа проводимости образует общий вывод ячейки, а исток выходного МДП-транзистора — выходной вывод ячейки, а также управляющий каскад, состоящий из парафазного усилителя, прямой выход которого через второй КМДП-инвертор подключен к затвору питающего МДП-транзистора каскада умножения, а инверсный — через третий КМДП-инвертор — к затвору выходного МДП-транзистора, причем вход усилителя образует входной вывод .ячейки, который через узел задержки связан со входом первого

КМДП-инвертора, введены вторая аналогичная преобразовательная ячейка, дополнительный узел задержки и логический элемент, при этом тактовый вход устройства соединен с одним из входов логического элемента и входом дополнительного узла задержки, первый выход которого подключен к входному выводу первой преобразовательной ячейки, а его второй выход— ко второму входу логического элемента, выход которого соединен со входным выводом второй преобразовательной ячейки, а выходы преобразовательных ячеек объединены параллельно и образуют выходные выводы устройства.

На фиг.1 приведена структурная схема источника питания; на фиг.2 диаграммы напряжений, описывающие цикл работы устройства.

Источник питания содержит дополнительный узел 1 задержки, состоящий из четного числа КМДП-инверторов

2,3,4,5 с входным выводом 6 и двумя выходными выводами 7 и В, логический элемент 9 и две преобразовательные ячейки 10 и 11.

Каждая из преобразовательных ячеек содержит каскад 12 умножения напряжения, состоящий из накопительного конденсатора 13, подключенного к выходу первого КМДП-инвертора 14 на

МДП-транзисторах 15 и 16 разного типа проводимости и точке соединения истока питающего 17 и стока выходного

18 МДП-транзисторов с типом проводимости, соответствующим полярности преобразуемого напряжения. Исток транзистора 16 КМДП-инвертора 14 с типом проводимости, соответствующим полярности преобразуемого напряжения, и сток питающего МДП-транзистора 17 подключены к входному выводу источника Е, . Сток транзистора 15 КМДПинвертора 14 обратного типа проводимости образует общий вывод ячейки

"Корпус", а исток выходного МДП-транзистора 18 выходной вывод ячейки

H „„ .

Управляющий каскад 19 содержит парафазный усилитель 20 уровня, прямой выход которого через второй КМДП-инвертор 21 подключен к затвору питающего МДП-транзистора,а инверсный-через третий КМДП-инвертор 22 — к затвору выходного МДП-транзистора. Прямой вход усилителя уровня соединен через узел 23 задержки с входом первого

КМДП-инвертора каскада умножения и через управляющий КХДП-инвертор 24 инверсным входом усилителя уровня, при этом точка соединения последних образует входной вывод 25 первой преобразовательной ячейки и входной вывод 26 второй преобразовательной ячейки.

Тактовый вход источника Из„ соединен с одним из входов логического элемента 9 и входным выводом дополнительного узла 1 задержки, первый выход 7 которого соединен с входным выводом 25 первой преобразовательной

900376 ячейки 10, а его второй выход 8 под ключен ко второму входу логического элемента 9,выход которого соединен со входным выводом 26 второй преобразовательной ячейки 11.

Источник питания работает следующим образом.

На вход узла 1 задержки и один из ходов логического элемента 9 поступает прямоугольное импульсное напряжение с импульсного устройства, напри10 мер, с делителя частоты электронных часов (на чертеже не показан)с частотой, например, 1024 Гц, скважностью импульсов, равной 2 (фиг.2а).

С промежуточного каскада узла 15

1 задержки (выход 3)на вход 25 первой преобразовательной ячейки 10 поступает импульсное напряжение (фиг.2б), задержанное во времени относительно напряжения на фиг.2а. 20

С выхода 8 узла задержки 1 на второй вход логического элемента 9 поступает импульсное напряжение (фиг.2в), задержанное во времени относительно напряжения на фиг.2б.

Логический элемент 2И-НЕ 9 обеспечивает подачу на вход 26 второй преобразовательной ячейки импульсного напряжения, скважность которого не равна 2 (фиг.2в).

В связи с тем, что фронт переключения одного из выходов в состоянии усиливаемого уровня потенциала запаздывает по отношению к соответствую.щему фронту переключения второго выхода; КМДП-парафазные усилители

20 уровня имеют на своих выходах импульсные напряжения со скважностью импульсов не равной 2, а именно, на прямом выходе усилителя 20 преобразовательной ячейки 10 напряжение — в 40 соответствии с фиг.2д, на инверсном— в соответствии с фиг.2е.B это же время на прямом выходе усилителя 20 преобразовательной ячейки 11 напряжение находится в соответствии с 45 фиг.2ж, а на инверсном — в соответствии с фиг.2з.

С выходов управляющего каскада 19 с парафазными выходами на соответствующие затворы МДП-транзисторов каскадов 12 умножения напряжения поступают импульсные напряжения с различными временными и амплитудными параметрами, На затворы МДП-транзисторов 15 и 16, КМДП-инвертора 14 с выхода узла 23 задержки преобразовательной ячейки 10 поступает импульсное напряжение с амплитудой, равной напряжению источника напряжения Е> (диаграмма на фиг.2и,. На

60 затвор питающего МДП-транзистора 17 с выхода инвертора 21 преобразовательной ячейки 10 поступает импульсное напряжение с амплитудой, равной выходному напряжению преобразователя (диаграмма на фиг. 2к) . На затвор выходного МДП-транзистора 18 с выхода инвертора 22 преобразовательной ячейки 10 поступает импульсное напряжение с амплитудой, равной выходному. напряжению преобразователя (диаграмма на фиг.2л) . На затвор

МДП-транзистора 18 с выхода инвертора 21 преобразовательной ячейки

11 поступает импульсное напряжение с амплитудой, равной выходному напря жению преобразователя (диаграмма на фиг.2а). На затвор МДП-транзистора 17 с выхода инвертора 22 преобразовательной ячейки 11 поступает импульсное напряжение с амплитудой, равной выходному напряжению преобразователя (диаграмма на фиг.2н). A на затворы МДП-транзисторов 15 и 16 с выхода элемента 23 задержки преобразо- . вательной ячейки 11 поступает импульсное напряжение с амплитудой, равной напряжению источника (диаграмма на фиг.2о1.

Процесс умножения напряжения показан на фиг.2п,р,c. На фиг. 2п показана диаграмма напряжения на конденс . òoðå 13 преобразовательной ячейб ки 10; на фиг.2р — диаграмма напряжения на конденсаторе 13 преобразовательной ячейки 11; на фиг. 2с — диаграмма напряжения на выходе источника. Для упрощения диаграммы напряжений построены с учетом подключенной к выходу нагрузки, причем показан установившийся режим работы.

При одной и той же нагрузке эа время разряда, равное периоду управляющего сигнала с импульсного уст-, ройства, выходное напряжение предлагаемого источника питания имеет меньшее изменение, чем выходное напряжение известного устройства.

Это обусловлено тем, что время разряда накопительного конденсатора каскада для получения высокого напряжения меньше, чем время разряда сглаживающего конденсатора известного устройства (половина периода и период управляющего сигнала,соответственно). Практически, изменение выходного напряжения предлагаемого преобразователя в два разе меньше, чем изменение выходного напряжения известного устройства. Таким образом, предлагаемый преобразователь напряжения с двумя каскадами для получения высокого напряжения, работающими в противофазе, имеет большую нагрузочную способность, чем известное устройство с одним каскадом для получения высокого напряжения и выходным сглаживающим конденсатором.

Наличие более высокого напряжения на выходе предлагаемого преобразователя обуславливает и его более

900376 высокий КПД, зависящий от величины мощности, отдаваемой в нагрузку, и в конечном итоге — от выходного напряжения при одинаковой нагрузке.

Уменьшение изменения выходного напряжения повышает полезную мощ- 5 ность преобразователя, отдаваемую в нагрузку,что в свою очередь повышает КПД и нагрузочную способность преобразователя напряжения.

Применение источника питания с 10 повышенными КПД и нагрузочной способностью Позволяет улучшить ряд характеристик электронных приборов с жидкокристаллическим индикатором, например, электронных часов, а имен-, но — повысить автономность работы, увеличить контрастность и повысить надежность индикатора, особенно при мультиплексном управлении последнего, так как допустимая величина постоян" 20 ной составляющей сигналов управления жидкокристаллическим индикатором не должна превышать 5 МВ, что трудно обеспечить при питании схемы управления индикатором от известного уст 25 ройства

Формула изобретения

Источник питания, содержащий преобразовательную ячейку с тактовым входом и с каскадом умножения напряжения, состоящим из накопительного конденсатора, подключенного к выходу первого КМДП-инвертора и точке соединения истока питающего и стока выходного МДП-транзисторов с типом проводимости, соответствующим полярности преобразуемого напряжения,при этом исток транзистора КМДП-инверто- 40 ра с типом проводимости, соответствующим полярности преобразуемого напряжения, и сток питающего МДПтранзистора подключены к входному выводу источника, исток другого транзистора КМДП-инвертора обратного типа проводимости образует общий вывод ячейки, а исток выходного МДПтранзистора — выходной вывод ячейки, а также управляющим каскадом, состоящим из парафазного усилителя, прямой выход которого через второй

КМДП-инвертор подключен к затвору питающего МДП-транзистора каскада умножения, а инверсный - через третий КМДП-инвертор - к затвору выходного МДП-транзистора, причем вход усилителя образует входной вывод ячейки, который через узел задержки связан со входом первого КМДП-инвертора, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и нагрузочной способности, введены вторая аналогичная преобразовательная ячейка,, дополнительный узел задержки и логический элемент, причем тактовый .вход источником соединен с одним из входов логического элемента и входом дополнительного узла задержки, первый выход которого подключен к входному выводу первой преобразовательной ячейки, а его второй выходко второму входу логического элемента, при этом выход последнего соединен со входным выводом второй преобразовательной ячейки,а выходы преобразовательных ячеек соединены параллельно и образуют выходные выводы источника.

Источники информации, приянтые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3975671,! кл.Н 01 М 3/06, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 771817, кл.Н 02 М 3/155, 29.06 ° 79.

900376

Р

jY р II

Составитель .И.Никитин

Редактор Н.Егорова Техред М.Надь корректор М.Демчик

Заказ 12200/71 Тираж 718 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул,Проектная, 4