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 резистор, трансформатор, имеющий вторичную обмотку и дополнительную вторичную обмотку, транзисторы одинаковой проводимости, базоэмиттерные переходы которых зашунтированы диодами в запирающем направлении, эмиттеры транзисторов соединены непосредственно, 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, а дополнительная вторичная обмотка подключена между базами транзисторов через резистор, причем начало дополнительной вторичной обмотки подключено к базе того транзистора, коллектор которого подключен к началу вторичной обмотки трансформатора (патент РФ №2262187), 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 резистор, транзисторы одинаковой проводимости, базоэмиттерные переходы которых зашунтированы диодами в запирающем направлении, 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 через резистор, 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 через резистор 3, а базоэмиттерные переходы зашунтированы диодами 4 и 5, включенными в запирающем направлении, трансформатор 6 с первичной обмоткой 7, вторичной обмоткой 8 и дополнительной вторичной обмоткой 9. Конец вторичной обмотки 8 подключен к истоку МДП-транзистора 10, а начало - к коллектору транзистора 1. Дополнительная вторичная обмотка 9 включена между эмиттерами транзисторов 1 и 2, причем ее начало подключено к эмиттеру транзистора 2, коллектор которого соединен с затвором МДП-транзистора 10.

Устройство работает следующим образом.

При подаче на входе устройства на первичную обмотку 7, трансформатора 6, коротких положительных импульсов с большой скважностью на вторичной обмотке 8 и дополнительной вторичной обмотке 9, трансформатора 6, 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 8 и с начала дополнительной вторичной обмотки 9 поступает соответственно на коллектор транзистора 1 и в цепь его базы по цепи резистор 3 - база транзистора 1 - эмиттер транзистора 1 - дополнительная обмотка 9 - диод 5.

Транзистор 1 открывается, и положительный потенциал с начала вторичной обмотки 8 поступает на конец дополнительной вторичной обмотки 9, их потенциалы суммируются, через диод 5 поступают на базу транзистора 2 и через его переход база-коллектор на затвор МДП-транзистора 10, отрицательный же потенциал с конца дополнительной обмотки 9 через открытый транзистор 1 поступает на начало вторичной обмотки 8, потенциалы обмоток 9 и 8 суммируются и от конца обмотки 8 непосредственно поступают на исток МДП-транзистора 10, происходит быстрый заряд емкости затвор-исток МДП-транзистора 10 и он открывается. В паузе между короткими положительными импульсами, на вторичной обмотке 8, присутствует небольшое отрицательное напряжение, но его величины не достаточно для открывания перехода коллектор-база транзистора 1 и диода 4. К базе транзистора 2 будет приложено небольшое положительное напряжение, недостаточное для его открывания по цепи база транзистора 2 - резистор 3 - диод 4 - дополнительная вторичная обмотка 9 - эмиттер транзистора 2, и он будет закрыт, емкость затвор-исток МДП-транзистора 10 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 8 трансформатора 6 к затвору МДП-транзистора 10 симметричная, при этом емкость затвор-исток МДП-транзистора 10 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 ТИЛ2В, резисторе 510 Ом.

При управлении импульсами с амплитудой 5 В, τ=2 мкс, Q=10 устройство обеспечивало надежное открытие и закрытие МДП-транзистора, напряжением затвор-исток ±8 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 резистор, транзисторы одинаковой проводимости, базоэмиттерные переходы которых зашунтированы диодами в запирающем направлении, 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 через резистор, 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 резистор, транзисторы одинаковой проводимости, базоэмиттерные переходы которых зашунтированы диодами в запирающем направлении, 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 через резистор, 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.