КЛЮЧ НА ЦИФРОВОЙ МДП - МИКРОСХЕМЕ С ОТКРЫТЫМ СТОКОВЫМ ВЫХОДОМ Российский патент 2010 года по МПК H03K17/56 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть применено в различных слаботочных коммутационных устройствах, где требуется гальваническая развязка цепей управления от выходных шин, например в телеметрии.

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 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, кроме того, в трансформатор введена дополнительная вторичная обмотка с понижающим коэффициентом трансформации относительно вторичной обмотки, которая 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 при его использовании в слаботочных коммутационных устройствах является необходимость применения мощного МДП-транзистора, имеющего относительно большие габариты и массу из-за отсутствия отечественных маломощных МДП-транзисторов.

Целью изобретения является уменьшение габаритов и массы коммутационного устройства.

Поставленная цель достигается тем, что вторичная обмотка трансформатора выполнена с выводом от средней точки, которой соединен с общей шиной питания цифровой МДП-микросхемы с открытым стоковым выходом, крайние выводы вторичной обмотки трансформатора через диоды в положительной полярности соединены с плюсовой шиной питания цифровой МДП-микросхемы с открытым стоковым выходом, а начало вторичной обмотки трансформатора через диод в положительной полярности подключено ко входу цифровой МДП-микросхемы с открытым стоковым выходом, введены конденсатор и резистор, которые соединены параллельно и подключены между входом и общей шиной питания цифровой МДП-микросхемы с открытым стоковым выходом, введен дополнительный конденсатор, который включен между шинами питания цифровой МДП-микросхемы с открытым стоковым выходом.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема ключа на цифровой МДП-микросхеме с открытым стоковым выходом.

Ключ на цифровой МДП-микросхеме с открытым стоковым выходом содержит трансформатор 1 с первичной обмоткой 2 и вторичной обмоткой 3, с выводом 4 от средней точки, который подключен к общей шине 5 микросхемы 6 и истоку МДП-транзистора 7 внутри микросхемы 6; крайние выводы 8 и 9 обмотки 3 трансформатора 1 через диоды 10 и 11 в положительной полярности подключены к выводу питания 12 микросхемы 6; между общей шиной питания 5 и выводом питания 12 микросхемы 6 включена емкость 13, вывод 8 (начало) вторичной обмотки 3 через диод 14 в положительной полярности подключен к входу 15 микросхемы 6; между входом 15 микросхемы 6 и общей шиной 5 включены соединенные параллельно емкость 16 и резистор 17.

Устройство работает следующим образом.

При подаче на вход устройства на первичную обмотку 2 трансформатора 1 коротких положительных импульсов с большой скважностью, на выводе 8 вторичной обмотки 3 трансформатора 1 относительно средней точки 4 также появляются короткие положительные импульсы, которые через диоды 10 и 14 заряжают емкости 13 и 16 до амплитудного значения коротких положительных импульсов, а так как МДП-микросхемы потребляют очень маленький ток по шинам питания и имеют высокое входное сопротивление, то на входе 15 микросхемы 6 установится напряжение, близкое к напряжению питания на выводе 12 микросхемы 6, т.е. равное напряжению логической единицы, и МДП-транзистор 7 внутри микросхемы 6 открывается.

При подаче на вход устройства на первичную обмотку 2 трансформатора 1 коротких отрицательных импульсов на выводе 8 вторичной обмотки 3 появятся короткие отрицательные импульсы, а на выводе 9 вторичной обмотки 3 трансформатора 1 относительно средней точки 4 появляются короткие положительные импульсы, которые через диод 11 заряжают кондесатор 13, обеспечивая питание микросхемы 6; отрицательные импульсы с вывода 8 вторичной обмотки 3 трансформатора 1 не пройдут через диод 14, и конденсатор 16 разрядится через резистор 17 до напряжения логического нуля, и МДП-транзистор 7 внутри микросхемы 6 закроется.

Масса и габариты предложенного устройства меньше, чем в прототипе, за счет меньшей массы и габаритов микросхемы в 12,5 раз (мощный полевой транзистор 2П762А в самом легком корпусе КТ-57 весит 5 г, а микросхема 1526ЛА10 не более 0,4 г). Сохранены достоинства прототипа - небольшая мощность по цепи управления и высокая помехоустойчивость.

Опытный образец устройства был собран на микросхеме 1526ЛА10, диодах 2Д522Б, трансформаторе ТИЛ2В, резисторе 1 МОм, конденсаторе 13 емкостью 3,3 нФ, роль конденсатора 16 выполняла входная емкость микросхемы 1526ЛА10.

При управлении импульсами амплитудой 9В, τ=1 мкс, Q=8 ключ коммутировал 0,1 А с длительностью фронтов 5 мкс и падением напряжения на ключе 0,27 В.

Из известных заявителю патентно-информационных материалов не обнаружены признаки, сходные с совокупностью признаков заявляемого объекта.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть применено в различных слаботочных коммутационных устройствах, где требуется гальваническая развязка цепей управления от выходных шин, например в телеметрии. Техническим результатом изобретения является уменьшение габаритов и массы коммутационного устройства. Технический результат достигается тем, что вторичная обмотка трансформатора выполнена с выводом от средней точки, который соединен с общей шиной питания цифровой МДП-микросхемы с открытым стоковым выходом, крайние выводы вторичной обмотки трансформатора через диоды в положительной полярности соединены с плюсовой шиной питания цифровой МДП-микросхемы с открытым стоковым выходом, при этом начало вторичной обмотки трансформатора через диод в положительной полярности подключено ко входу управления цифровой МДП-микросхемы с открытым стоковым выходом, введены конденсатор и резистор, которые соединены параллельно и подключены между входом и общей шиной питания цифровой МДП-микросхемы с открытым стоковым выходом, введен дополнительный конденсатор, который включен между шинами питания цифровой МДП-микросхемы с открытым стоковым выходом. 1 ил.

Ключ на цифровой МДП - микросхеме с открытым стоковым выходом, содержащий трансформатор, диоды, отличающийся тем, что вторичная обмотка трансформатора выполнена с выводом от средней точки, который соединен с общей шиной питания цифровой МДП - микросхемы с открытым стоковым выходом, крайние выводы вторичной обмотки трансформатора через диоды в положительной полярности соединены с плюсовой шиной питания цифровой МДП - микросхемы с открытым стоковым выходом, при этом начало вторичной обмотки трансформатора через диод в положительной полярности подключено ко входу цифровой МДП - микросхемы с открытым стоковым выходом, введены конденсатор и резистор, которые соединены параллельно и подключены между входом и общей шиной питания цифровой МДП - микросхемы с открытым стоковым выходом, введен дополнительный конденсатор, который включен между шинами питания цифровой МДП - микросхемы с открытым стоковым выходом.