СИЛОВОЙ КЛЮЧ НА МДП-ТРАНЗИСТОРЕ Российский патент 2009 года по МПК H03K17/567 H03K17/691 H02M7/537 

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, а переходы база-эмиттер - резисторами, 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 непосредственно подключен 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, Н03К 17/567, 17/691, Н02М 7/537), который выбран в качестве прототипа.

Недостатком прототипа является недостаточно высокая надежность.

Целью изобретения является повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что диоды исключены, а транзисторы заменены тиристорами, которые включены встречно-параллельно между началом вторичной обмотки и затвором МДП-транзистора, управляющий электрод тиристора, катод которого соединен с началом вторичной обмотки, через резистор соединен с ее концом, а управляющий электрод тиристора, катод которого соединен с затвором МДП-транзистора, через резистор соединен с началом дополнительной вторичной обмотки, конец которой 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, вторичной обмоткой 3 и дополнительной вторичной обмоткой 4, тиристоры 5 и 6, включенные встречно-параллельно между началом вторичной обмотки 3 и затвором МДП-транзистора 7, управляющий электрод тиристора 5, катод которого соединен с началом вторичной обмотки 3, через резистор 8 соединен с концом обмотки 3, а управляющий электрод тиристора 6, катод которого соединен с затвором МДП-транзистора 7, через резистор 9 подключен к началу дополнительной обмотки 4, конец которой подключен к катоду тиристора 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 и дополнительной вторичной обмотке 4 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 и с начала дополнительной обмотки 4 поступает соответственно на анод тиристора 6 и в цепь его управляющего электрода по цепи - управляющий электрод тиристора 6, резистор 9, дополнительная вторичная обмотка 4, катод тиристора 6. Тиристор 6 открывается и положительный потенциал с начала вторичной обмотки 3 через открытый тиристор 6 поступает на затвор МДП-транзистора 7, отрицательный же потенциал с конца вторичной обмотки 3 непосредственно поступает на исток МДП-транзистора 7, происходит быстрый заряд емкости затвор-исток МДП-транзистора 7 и он открывается.

В паузе между короткими положительными импульсами оба тиристора закрыты, емкость затвор-исток МДП-транзистора 7 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 включается тиристор 5 и происходят аналогичные процессы, т.к. схема передачи потенциала от начала вторичной обмотки 3 трансформатора 1 к затвору МДП-транзистора 7 симметричная, при этом емкость затвор-исток МДП-транзистора 7 перезаряжается - на затвор относительно истока поступает отрицательное напряжение и МДП-транзистор 7 закрывается.

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

Опытный образец устройства был собран на тиристорах 2У104В, МДП-транзисторе 2П769В, трансформаторе ТИЛ2В.

При управлении импульсами 9 В, τ=2 мкс, Q=12 ключ коммутировал 20 А с длительностью фронтов 35 нс при надежном открытии и закрытии МДП-транзистора, напряжением затвор-исток ±8 В.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть применено в различных бесконтактных коммутационных устройствах. Технический результат заключается в повышении надежности. В устройство введены два тиристора, которые включены встречно-параллельно между началом вторичной обмотки и затвором МДП-транзистора. Управляющий электрод тиристора, катод которого соединен с началом вторичной обмотки, через резистор соединен с ее концом, а управляющий электрод другого тиристора, катод которого соединен с затвором МДП-транзистора, через резистор соединен с началом дополнительной вторичной обмотки, конец которой подключен к затвору МДП-транзистора. 1 ил.

Силовой ключ на МДП-транзисторе, содержащий резисторы, трансформатор, конец вторичной обмотки которого подключен к истоку МДП-транзистора и имеющий дополнительную вторичную обмотку, отличающийся тем, что введены два тиристора, которые включены встречно-параллельно между началом вторичной обмотки и затвором МДП-транзистора, управляющий электрод тиристора, катод которого соединен с началом вторичной обмотки, через резистор соединен с ее концом, а управляющий электрод другого тиристора, катод которого соединен с затвором МДП-транзистора, через резистор соединен с началом дополнительной вторичной обмотки, конец которой подключен к затвору МДП-транзистора.