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 транзисторы одинаковой проводимости, коллекторно-эмиттерные переходы которых зашунтированы диодами в запирающем направлении, коллектор одного из транзисторов подключен к затвору МДП-транзистора, трансформатор, резистор, в трансформатор введена дополнительная обмотка, крайние выводы которой подключены к базам транзисторов, эмиттеры которых соединены непосредственно, к точке соединения эмиттеров через резистор подключена средняя точка дополнительной обмотки, а ее начало подключено к базе того транзистора, коллектор которого подключен к началу вторичной обмотки трансформатора, конец которой непосредственно подключен к истоку МДП-транзистора (патент РФ №2262799), который выбран в качестве прототипа.

Недостатком прототипа является недостаточно высокая надежность и большие габариты, т.к. для создания необходимого управляющего напряжения затвор-исток МДП-транзистора используется только одна вторичная обмотка, которую приходится выполнять с большим числом витков, что снижает надежность и увеличивает габариты.

Целью изобретения является повышение надежности и уменьшение габаритов.

Поставленная цель достигается тем, что силовой ключ на МДП-транзисторе, содержащий транзисторы одинаковой проводимости, коллекторно-эмиттерные переходы которых зашунтированы диодами в запирающем направлении, резистор, коллектор одного из транзисторов подключен к затвору МДП-транзистора, а коллектор другого транзистора подключен к началу вторичной обмотки трансформатора, конец которой непосредственно подключен к истоку МДП-транзистора, трансформатор имеет дополнительную вторичную обмотку со средней точкой, базы транзисторов соединены непосредственно, а дополнительная вторичная обмотка включена между эмиттерами транзисторов, причем начало дополнительной вторичной обмотки подключено к эмиттеру того транзистора, коллектор которого подключен к затвору МДП-транзистора, а средняя точка дополнительной вторичной обмотки трансформатора через резистор соединена с базами транзисторов.

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

Силовой ключ на МДП-транзисторе содержит транзисторы 1 и 2 одинаковой проводимости, базы которых соединены непосредственно, а коллекторно-эмиттерные переходы зашунтированы диодами 3 и 4, включенными в запирающем направлении, трансформатор 5 с первичной обмоткой 6, вторичной обмоткой 7 и дополнительной вторичной обмоткой 8. Конец вторичной обмотки 7 подключен к истоку МДП-транзистора 9, а начало - к коллектору транзистора 1. Дополнительная вторичная обмотка 8 включена между эмиттерами транзисторов 1 и 2, причем ее начало подключено к эмиттеру транзистора 2, коллектор которого соединен с затвором МДП-транзистора 9, а средняя точка дополнительной вторичной обмотки 8 трансформатора 5 через резистор 10 соединена с базами транзисторов 1 и 2.

Устройство работает следующим образом.

При подаче на вход устройства на первичную обмотку 6 трансформатора 5 коротких положительных импульсов с большой скважностью на вторичной обмотке 7 и дополнительной вторичной обмотке 8 трансформатора 5 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 7 и с начала дополнительной вторичной обмотки 8 поступает на коллектор транзистора 1 и в цепь его базы по цепи средняя точка обмотки 8 - резистор 10, база транзистора 1, эмиттер транзистора 1, конец дополнительной обмотки 8.

Транзистор 1 открывается и положительный потенциал с начала вторичной обмотки 7 поступает на конец дополнительной вторичной обмотки 8, и их потенциалы суммируются и через диод 4 поступают на затвор МДП-транзистора 9, отрицательный же потенциал с конца дополнительной обмотки 8, через открытый транзистор 1, поступает на начало вторичной обмотки 7, потенциалы обмоток 8 и 7 суммируются и от конца обмотки 7 непосредственно поступают на исток МДП-транзистора 9, происходит быстрый заряд емкости затвор-исток МДП-транзистора 9, и он открывается.

В паузе между короткими положительными импульсами на вторичной обмотке 7 присутствует небольшое отрицательное напряжение, но его величины недостаточно для открывания диода 3. К базе транзистора 2 будет приложено небольшое положительное напряжение, недостаточное для его открывания по цепи - база транзистора 2, резистор 10, средняя точка дополнительной вторичной обмотки 8, половина обмотки 8, эмиттер транзистора 2, и он будет закрыт, емкость затвор-исток МДП-транзистора 9 остается заряженной положительным напряжением, и, следовательно, он остается открытым.

При подаче на вход устройства коротких отрицательных импульсов с большой скважностью происходят аналогичные процессы, т.к. схема передачи потенциала от начала вторичной обмотки 7 трансформатора 5 к затвору МДП-транзистора 9 симметричная, при этом емкость затвор-исток МДП-транзистора 9 перезаряжается - на затвор относительно истока поступает отрицательное напряжение, и МДП-транзистор закрывается.

В предлагаемом устройстве число витков во вторичной обмотке трансформатора меньше, чем в прототипе на число витков в дополнительной вторичной обмотке трансформатора, что повышает надежность и уменьшает габариты.

Опытный образец устройства был собран на транзисторной матрице 1НТ251, диодах 2Д522Б, МДП-транзисторе 2П769В трансформаторе ТИЛ2 В, резисторах 510 Ом.

При управлении импульсами с амплитудой 5 В, τ=2 мкс, Q=12 ключ коммутировал 20 А с длительностью фронтов 35 нс при надежном открывании и закрывании МДП-транзистора, напряжением затвор-исток ±9 В.

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 уменьшение габаритов. Технический результат достигается тем, что силовой ключ на МДП-транзисторе, содержащий транзисторы одинаковой проводимости, коллекторно-эмиттерные переходы которых зашунтированы диодами в запирающем направлении, резистор, коллектор одного из транзисторов подключен к затвору МДП-транзистора, а коллектор другого транзистора подключен к началу вторичной обмотки трансформатора, конец которой непосредственно подключен к истоку МДП-транзистора, трансформатор имеет дополнительную вторичную обмотку со средней точкой, базы транзисторов соединены непосредственно, а дополнительная вторичная обмотка включена между эмиттерами транзисторов, причем начало дополнительной вторичной обмотки подключено к эмиттеру того транзистора, коллектор которого подключен к затвору МДП-транзистора, а средняя точка дополнительной вторичной обмотки трансформатора через резистор соединена с базами транзисторов. 1 ил.

Силовой ключ на МДП-транзисторе, содержащий транзисторы одинаковой проводимости, коллекторно-эмиттерные переходы которых зашунтированы диодами в запирающем направлении, резистор, коллектор одного из транзисторов подключен к затвору МДП-транзистора, а коллектор другого транзистора подключен к началу вторичной обмотки трансформатора, конец которой непосредственно подключен к истоку МДП-транзистора, трансформатор имеет дополнительную вторичную обмотку со средней точкой, отличающийся тем, что базы транзисторов соединены непосредственно, а дополнительная вторичная обмотка включена между эмиттерами транзисторов, причем начало дополнительной вторичной обмотки подключено к эмиттеру того транзистора, коллектор которого подключен к затвору МДП-транзистора, а средняя точка дополнительной вторичной обмотки трансформатора через резистор соединена с базами транзисторов.