СИЛОВОЙ КЛЮЧ НА МДП-ТРАНЗИСТОРЕ Российский патент 2008 года по МПК H03K17/691 

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

Известен силовой ключ, содержащий разделительный трансформатор, два взаимодополняющих биполярных транзистора, конденсаторы, резисторы и диоды (высокочастотные конверторы на мощных МДП-транзисторах / Б.В. Кабелев - ЭТвА, 1984, вып. 15, с.27, рис.5).

Однако этот ключ не позволяет коммутировать длительные импульсы.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является силовой ключ на МДП-транзисторе, содержащий трансформатор, резисторы, диоды и два транзистора (патент РФ, №2152127), который выбран в качестве прототипа.

Недостатком прототипа является недостаточно высокая надежность и помехоустойчивость.

Целью изобретения является повышение надежности и помехоустойчивости.

Поставленная цель достигается тем, что эмиттеры и базы двух взаимодополняющих транзисторов соединены непосредственно, эмиттеры подключены к началу вторичной обмотки трансформатора, конец которой подключен к истоку МДП-транзистора и через резистор к базам транзисторов, коллектора которых через диоды в отпирающем направлении подключены к затвору МДП-транзистора.

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

Силовой ключ на МДП-транзисторе содержит трансформатор 1 с первичной обмоткой 2 и вторичной обмоткой 3, два взаимодополняющих транзистора 4 и 5, эмиттеры и базы которых соединены непосредственно, эммитеры транзисторов подключены к началу вторичной обмотки 3 трансформатора 1, конец которой подключен к истоку МДП-транзистора 6 и через резистор 7 к базам транзисторов 4 и 5, коллекторы которых через диоды 8 и 9 в отпирающем направлении подключены к затвору МДП-транзистора 6.

Устройство работает следующим образом.

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

Положительный потенциал с начала вторичной обмотки 3 поступает на эмиттеры транзисторов 4 и 5, а отрицательный потенциал с конца вторичной обмотки 3 поступает на исток МДП-транзистора 6 и через резистор 7 на базы транзисторов 4 и 5. Транзистор 4 типа р-n-р открывается и положительный потенциал с начала вторичной обмотки 3 через открытый транзистор 4 и диод 8 поступает на затвор МДП-транзистора 6, отрицательный потенциал с конца вторичной обмотки 3 непосредственно поступает на исток МДП-транзистора 6, проходит быстрый заряд емкости затвор - исток МДП-транзистора 6 и он открывается.

В паузе между короткими положительными импульсами на вторичной обмотке 3 присутствует небольшое отрицательное напряжение, но его величины недостаточно для открывания транзистора 5 по цепи - эмиттер транзистора 5, база транзистора 5, резистор 7, вторичная обмотка 3, и он будет закрыт, емкость затвор - исток МДП-транзистора 6 остается заряженной положительным напряжением, и, следовательно, он остается открытым.

При подаче на вход устройства на первичную обмотку 2 трансформатора 1 коротких отрицательных импульсов с большой скважностью происходят аналогичные процессы - открывается n-р-n транзистор 5, и отрицательный потенциал через открытый транзистор 5 и через диод 9 поступает на затвор МДП-транзистора 6, при этом емкость затвор - исток МДП-транзистора 6 перезаряжается - на затвор относительно истока поступает отрицательное напряжение, и МДП-транзистор 6 закрывается.

В предлагаемом устройстве резисторов меньше, чем в прототипе, следовательно, его надежность выше за счет использования меньшего количества элементов. Помехоустойчивость предложенного устройства выше за счет того, что конец вторичной обмотки 3 трансформатора 1 подключен непосредственно к истоку МДП-транзистора 6, исток которого, как правило, в исполнительной цепи заземляется или соединяется с общей шиной и токи помех, воздействующие на вторичную обмотку 3 трансформатора 1, стекают в заземление или в общую шину.

Опытный образец устройства был собран на транзисторах 2Т313А, 2Т3117А, диодах 2Д522Б, трансформаторе ТИЛ2В, резисторе 910 Ом, МДП-транзисторе 2П769В.

При управлении импульсами амплитудой 5 В, τ=2 мкс, Q=12 ключ коммутировал 10 А с длительностью фронтов 35 нс.

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

Предлагаемое изобретение относится к импульсной технике и может быть применено в различных бесконтактных коммутационных устройствах. Целью настоящего изобретения является повышение надежности и помехоустойчивости. Технический результат достигается тем, что эмиттеры и базы двух взаимодополняющих транзисторов соединены непосредственно, эмиттеры транзисторов подключены к началу вторичной обмотки трансформатора, конец которой подключен к истоку МДП-транзистора и через резистор к базам транзисторов, коллекторы которых через диоды в отпирающем направлении подключены к затвору МДП-транзистора. 1 ил.

Силовой ключ на МДП-транзисторе, содержащий трансформатор, резистор, диоды и два транзистора, отличающийся тем, что эмиттеры и базы двух взаимодополняющих транзисторов соединены непосредственно, эмиттеры транзисторов подключены к началу вторичной обмотки трансформатора, конец которой подключен к истоку МДП-транзистора и через резистор к базам транзисторов, коллекторы которых через диоды в отпирающем направлении подключены к затвору МДП-транзистора.