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, а переходы база-эмиттер резисторами, коллектор одного из транзисторов подключен к затвору МДП-транзистора, эмиттеры транзисторов соединены непосредственно, а коллектор другого транзистора подключен к началу вторичной обмотки трансформатора, конец которой непосредственно подключен к истоку МДП-транзистора, а дополнительная вторичная обмотка подключена к базам транзисторов, причем начало дополнительной вторичной обмотки подключено к базе того транзистора, коллектор которого подключен к началу вторичной обмотки трансформатора (патент РФ №2263393, 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 устройства.

Поставленная цель достигается тем, что силовой ключ на МДП-транзисторе, содержащий транзисторы одинаковой проводимости, коллекторно-эмиттерные переходы которых зашунтированы диодами в запирающем направлении, а переходы база-эмиттер резисторами, 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, 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.

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, а переходы база-эмиттер зашунтированы резисторами 5 и 6, трансформатор 7 с первичной обмоткой 8, вторичной обмоткой 9 и дополнительной вторичной обмоткой 10. Конец вторичной обмотки 9 подключен к истоку МДП-транзистора 11, а начало - к коллектору транзистора 1. Дополнительная вторичная обмотка 10 включена между эмиттерами транзисторов 1 и 2, причем ее начало подключено к эмиттеру транзистора 2, коллектор которого соединен с затвором МДП-транзистора 11.

Устройство работает следующим образом.

При подаче на входе устройства на первичную обмотку 8 трансформатора 7 коротких положительных импульсов с большой скважностью на вторичной обмотке 9 и дополнительной вторичной обмотке 10 трансформатора 7 также появляются короткие положительные импульсы с большой скважностью, небольшое отрицательное напряжение присутствует между короткими положительными импульсами мало и им можно пренебречь.

Положительный потенциал с начала вторичной обмотки 9 и с начала дополнительной вторичной обмотки 10 поступает соответственно на коллектор транзистора 1 и в цепь его базы по цепи резистор 6 - база транзистора 1 - эмиттер транзистора 1 - конец дополнительной обмотки 10.

Транзистор 1 открывается и положительный потенциал с начала вторичной обмотки поступает на конец дополнительной вторичной обмотки и их потенциалы суммируются и через диод 4 поступают на затвор МДП-транзистора 11, отрицательный же потенциал с конца дополнительной обмотки 10 через открытый транзистор 1 поступает на начало вторичной обмотки 9, потенциалы обмоток 10 и 9 суммируются и от конца обмотки 9 непосредственно поступают на исток МДП-транзистора 11. Происходит быстрый заряд емкости затвор-исток МДП-транзистора 11, и он открывается. В паузе между короткими положительными импульсами на вторичной обмотке 9, 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 5 - дополнительная вторичная обмотка 10 - эмиттер транзистора 2, и он будет закрыт, емкость затвор-исток МДП-транзистора 11 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 9 трансформатора 7 к затвору МДП-транзистора 11 симметричная, при этом емкость затвор-исток МДП-транзистора 11 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 обмотке трансформатора, что повышает надежность и уменьшает габариты.

Опытный образец устройства был собран на транзисторной матрице 1НТ251, диодах 2Д522Б, МДП-транзисторе 2П769В, трансформаторе ТИЛ2В, резисторах 510 Ом.

При управлении импульсами с амплитудой 5 В, τ=2 мкс, Q=12 ключ коммутировал 20А с длительностью фронтов 35 нс при надежном открытии и закрытии 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, а переходы база-эмиттер резисторами, 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, 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. 1 ил.

Силовой ключ на МДП-транзисторе, содержащий транзисторы одинаковой проводимости, коллекторно-эмиттерные переходы которых зашунтированы диодами в запирающем направлении, а переходы база-эмиттер резисторами, 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, 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.