СИЛОВОЙ КЛЮЧ НА МДП-ТРАНЗИСТОРЕ Российский патент 2000 года по МПК H03K17/567 H03K17/61 H03K17/691 H02M7/537 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть применено в различных бесконтактных коммутационных устройствах.

Известен силовой ключ на МДП-транзисторе, содержащий МДП-транзистор и два взаимодополняющих биполярных транзистора (УДН 621.382.32 Процессы переключения силовых МДП-транзисторов в импульсных регуляторах мощности. Машунов Е.В., Конев Ю.И., Леоненко И.М. - ЭТвА, 1982, вып. 13, с. 9, рис. 1а).

Однако этот ключ не имеет гальванической развязки от схемы управления и требует дополнительного источника питания схемы управления по затвору.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является силовой ключ, содержащий разделительный трансформатор, два взаимодополняющих биполярных транзистора, конденсаторы, резисторы и диоды (УДК 621.314.5: 621.382.32 Высокочастотные конверторы на мощных МДП-транзисторах /Б.В. Кабелев - ЭТвА, 1984, вып. 15, с. 27, рис. 5), который выбран в качестве прототипа.

Недостатком известного устройства является невозможность коммутации длительных импульсов и отсутствие запирающего напряжения на затворе МДП-транзистора в закрытом состоянии ключа, что уменьшает надежность.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что два транзистора одинаковой проводимости, переходы база-эмиттер которых зашунтированы резисторами, а переходы коллектор-эмиттер - диодами, включенными в запирающем направлении, между базами которых включен резистор, эмиттерами подключены к вторичной обмотке трансформатора, а коллекторами - к переходу затвор-исток МДП-транзистора.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема силового ключа на МДП-транзисторе.

Силовой ключ на МДП-транзисторе содержит разделительный трансформатор 1 с первичной обмоткой 2 и вторичной обмоткой 3, базовые резисторы 4, 5, ограничительный резистор 6, диоды 7,8, транзисторы 9, 10, МДП-транзистор 11, диоды 7, 8 включены параллельно коллекторно-эмиттерным переходам транзисторов 9, 10 в запирающем направлении, базовые резисторы включены параллельно базо-эмиттерным переходам транзистора 9, 10, а ограничительный резистор 6 включен между базами транзисторов 7, 8, вторичная обмотка 3 трансформатора 1 подключена между эмиттерами транзистора 9, 10, затвор-исток МДП-транзистора 11 подключен между коллекторами транзисторов 9, 10.

Устройство работает следующим образом.

При подаче на вход устройства на обмотку 2 трансформатора 1 коротких положительных импульсов с большой скважностью на вторичной обмотке 3 трансформатора 1 также появятся короткие положительные импульсы с большой скважностью, небольшое отрицательное напряжение, присутствующее между короткими положительными импульсами, мало и им можно пренебречь.

Положительный потенциал с верхнего по схеме вывода обмотки 3 трансформатора 1 через диод 7 поступает на затвор МДП-транзистора 11 и через резисторы 4, 6 на базо-эмиттерный переход транзистора 10, вызывая протекание базового тока, по цепи - верхний по схеме вывод обмотки 3 трансформатора 1, резисторы 4, 6, базо-эмиттерный переход транзистора 10, нижний вывод обмотки 3 трансформатора 1, транзистор 10 открывается и отрицательный потенциал с нижнего вывода обмотки 3 трансформатора 1 поступает на исток МДП-транзистора, происходит быстрый заряд емкости затвор-исток МДП-транзистора 11 и он открывается, транзистор 9 при этом закрыт.

В паузе между короткими положительными импульсами на вторичной обмотке 3 транзистора 1 присутствует небольшое отрицательное напряжение, но его величины не достаточно для открывания диода 8 и транзистора 9 по цепи - нижний вывод обмотки 3 трансформатора 1, резисторы 5, 6, базо-эмиттерный переход транзистора 9, верхний вывод обмотки 3 трансформатора 1 и МДП-транзистор 11 остается открытым положительным напряжением заряженной емкости затвор-исток МПД-транзистора 11.

При подаче на вход устройства на первичную обмотку 2 трансформатора 1 коротких отрицательных импульсов с большой скважностью происходят аналогичные процессы, т.к. схема устройства симметрична, при этом емкость затвор-исток МДП-транзистора 11 перезаряжается - на затвор-исток МДП-транзистора поступает отрицательное напряжение и он закрывается.

Таким образом, предлагаемое устройство проще, сохранена гальваническая развязка от схемы управления, не требуется отдельный источник для питания схемы управления по затвору, повышена надежность за счет использования меньшего количества элементов и подачи запирающего напряжения на затвор-исток МДП-транзистора в закрытом состоянии ключа.

Опытный образце устройства был собран на БТИЗ-61, 2Т3117А, 2Д510А, 2П922А. При управлении импульсами К = 10 В, τ = 3 мкс, Q = 500 ключ коммутировал ток 10 А с длительностью фронтов 0,7 мкс, при этом ток потребления схемы, формирующей управляющие импульсы, составлял 1,5 мА при U = 5 В.

Из известных заявителю патентно-информационных материалов не обнаружены признаки, сходные с отличительными признаками заявляемого объекта.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть примененено в различных бесконтактных коммутационных устройствах. В устройстве имеются два транзистора одинаковой проводимости, переходы базы-эмиттер которых зашунтированы резисторами, а переходы коллектор-эмиттер - диодами, включенными в запирающем направлении, а между базами транзистора включен резистор. Эмиттеры подключены к вторичной обмотке трансформатора, а коллекторы - к переходу затвор-исток МДП-транзистора. Технический результат: повышение надежности. 1 ил.

Силовой ключ на МДП-транзисторе, содержащий трансформатор, транзисторы, резисторы и диоды, отличающийся тем, что у двух транзисторов одинаковой проводимости, между базами которых включен резистор, переходы база-эмиттер зашунтированы резисторами, а переходы коллектор-эмиттер-диодами, включенными в запирающем направлении, эмиттеры подключены ко вторичной обмотке трансформатора, а коллекторы - к переходу затвор-исток МДП-транзистора.