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

Изобретение относится к импульсной технике и может быть применено в различных бесконтактных 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, эмиттеры транзисторов соединены непосредственно, а коллектор другого транзистора подключен к началу вторичной обмотки трансформатора, конец которой подключен непосредственно к истоку МДП-транзистора, а дополнительная вторичная обмотка подключена к базам транзисторов, причем начало дополнительной 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.

Целью изобретения является повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в силовой ключ на МДП-транзисторе, содержащий резистор, трансформатор, конец вторичной обмотки которого подключен к истоку МДП-транзистора, введен симистор, предназначенный для работы в I и III квадрантах, первый силовой электрод которого (со стороны управляющего электрода) подключен к началу вторичной обмотки трансформатора, управляющий электрод симистора через резистор подключен к концу вторичной обмотки трансформатора, а второй силовой электрод симистора подключен 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, симистор 4 (предназначенный для работы в I и III квадрантах), управляющий электрод 5 которого через резистор 6 подключен к точке соединения конца вторичной обмотки 3 трансформатора 1 с истоком МДП-транзистора 7. Первый силовой электрод 8 симистора 4 (со стороны управляющего электрода 5) подключен к началу вторичной обмотки 3 трансформатора 1, второй силовой электрод 9 симистора 4 подключен к затвору МДП-транзистора 7.

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 трансформатора 1 поступает на силовой электрод 8 симистора 4, а отрицательный потенциал с конца вторичной обмотки 3 трансформатора 1 через емкость затвор-исток МДП-транзистора 7 на силовой электрод 9 симистора 4 и через резистор 6 на управляющий электрод 5 симистора 4 и включает его (симистор работает в III квадранте) - отрицательный потенциал с конца вторичной обмотки 3 трансформатора 1 поступает непосредственно на исток МДП-транзистора 7, а положительный - с начала вторичной обмотки 3 трансформатора 1 через открытый симистор 4 на затвор МДП-транзистора 7, происходит быстрый заряд емкости затвор-исток МДП-транзистора 7 и он открывается.

В паузе между короткими положительными импульсами симистор 4 закрыт, емкость затвор-исток МДП-транзистора 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, т.к. схема передачи потенциала от начала вторичной обмотки 3 трансформатора 1 к затвору МДП-транзистора 7 симметричная (симистор работает в I квадранте). Происходит быстрый перезаряд емкости затвор-исток МДП-транзистора 7 отрицательным напряжением и он закрывается.

В предлагаемом устройстве на шесть элементов меньше, чем в прототипе, следовательно, его надежность выше за счет использования меньшего количества элементов.

Опытный образец устройства был собран на трансформаторе ТИЛ2В, резисторе 910 Ом, симисторе МАС9М, МДП-транзисторе 2П769В.

При управлении импульсами с амплитудой 5В, τ=2 мкс, Q=12 ключ коммутировал 20А с длительностью фронтов 50 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. Техническим результатом настоящего изобретения является повышение надежности. Поставленная цель достигается тем, что в силовой ключ введен симистор (предназначенный для работы в I и III квадрантах), первый силовой электрод которого (со стороны управляющего электрода) подключен к началу вторичной обмотки трансформатора, управляющий электрод симистора подключен через резистор к концу вторичной обмотки трансформатора, а второй силовой электрод симистора подключен к затвору МДП-транзистора. 1 ил.

Силовой ключ на МДП-транзисторе, содержащий резистор, трансформатор, конец вторичной обмотки которого подключен к истоку МДП-транзистора, отличающийся тем, что введен симистор, предназначенный для работы в I и III квадрантах, первый силовой электрод которого со стороны управляющего электрода подключен к началу вторичной обмотки трансформатора, управляющий электрод симистора подключен через резистор к концу вторичной обмотки трансформатора, а второй силовой электрод симистора подключен к затвору МДП-транзистора.