СИЛОВОЙ КЛЮЧ НА МДП-ТРАНЗИСТОРЕ Российский патент 2010 года по МПК H03K17/567 

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 близкими 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, кроме того, дополнительная вторичная обмотка трансформатора 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 при работе на емкостную нагрузку.

Целью изобретения является повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в 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, дополнительная вторичная обмотка трансформатора подключена к базам транзисторов, причем начало дополнительной обмотки подключено к базе того транзистора, коллектор которого подключен к началу вторичной обмотки трансформатора, введены дополнительные резистор, диод и транзистор одинаковой проводимости с уже имеющимися, дополнительный резистор включен между истоком МДП-транзистора и концом вторичной обмотки трансформатора, к которой подключен эмиттер дополнительного транзистора, коллектор которого через дополнительный диод в проводящем направлении подключен к затвору МДП-транзистора, а база подключена к истоку 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, коллекторно-эмиттерные переходы которых зашунтированы диодами 3 и 4, включенными в запирающем направлении, а переходы база-эмиттер - резисторами 5 и 6, причем эмиттеры транзисторов 1 и 2 соединены непосредственно, трансформатор 7 с первичной обмоткой 8 и вторичной обмоткой 9. Трансформатор 7 выполнен с дополнительной вторичной обмоткой 10. Крайние выводы дополнительной вторичной обмотки 10 подключены к базам транзисторов 1 и 2, причем начало дополнительной вторичной обмотки 10 подключено к базе транзистора 1, а конец - к базе транзистора 2, начало вторичной обмотки 9 подключено к коллектору транзистора 1, а конец через резистор 12 к истоку МДП-транзистора 11, затвор которого подключен к коллектору транзистора 2.

Эмиттер транзистора 13 непосредственно подключен к точке соединения резистора 12 с концом вторичной обмотки трансформатора 9, коллектор транзистора 13 через диод 14 в проводящем направлении соединен с затвором МДП-транзистора 11, а база соединена с истоком МДП-транзистора 11.

Устройство работает следующим образом.

При подаче на вход 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.

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 - база транзистора 1, дополнительная вторичная обмотка 10, резистор 6, эмиттер транзистора 1. Транзистор 1 открывается и положительный потенциал с начала вторичной обмотки 9 через транзистор 1 и диод 4 поступает на затвор МДП-транзистора 11, отрицательный же потенциал с конца вторичной обмотки 9 через низкоомный резистор 12 поступает 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 не достаточно для открывания диода 3, к базе транзистора 2 будет приложено небольшое положительное напряжение, не достаточное для его открывания по цепи - база транзистора 2, дополнительная втоичная обмотка 10, резистор 5, эмиттер транзистора 2, и он будет закрыт, емкость затвор-исток МДП-транзистора 11 остается заряженной положительным напряжением и, следовательно, он остается открытым.

При увеличении тока, протекающего через МДП-транзистор 11, увеличивается и падение напряжение на резисторе 12, при достижении напряжения, достаточного для открывания перехода база-эмиттер транзистора 13, транзистор 13 открывается и через диод 14 шунтирует цепь затвор-исток МДП-транзистора 11, препятствуя дальнейшему увеличению тока через МДП-транзистор 11.

При подаче на вход устройства на первичную обмотку 8 трансформатора 7 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 11 закрывается.

Диод 14 исключает разряд емкости затвор-исток МДП-транзистора 11 при отрицательном напряжении на затворе относительно истока. Надежность предложенного устройства выше за счет того, что максимальный ток стока МДП-транзистора 11 ограничен соответствующим выбором номинала резистора 12.

Опытный образец устройства был собран на транзисторной матрице 1НТ251, диодах 2Д522Б, трансформаторе ТИЛ2В, МДП-транзисторе 2П793А2, резисторах 5 и 6 - 200 Ом, резисторе 12-0,048 Ом, коммутировал ток 5А с ограничением тока 10А.

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 бесконтактных коммутационных устройствах. Техническим результатом является повышение надежности при работе на емкостную нагрузку. В силовой ключ на МДП-транзисторе, содержащий трансформатор, 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, дополнительная вторичная обмотка трансформатора подключена к базам транзисторов, начало дополнительной обмотки подключено к базе того транзистора, коллектор которого подключен к началу вторичной обмотки трансформатора. В устройство введены дополнительный резистор, диод и биполярный транзистор аналогичной проводимости МДП-транзистора, причем первый вывод дополнительного резистора подключен к истоку МДП-транзистора и к базе дополнительного транзистора, коллектор которого через дополнительный диод в проводящем направлении соединен с затвором МДП-транзистора, второй вывод дополнительного резистора соединен с эмиттером дополнительного транзистора и выходом ключа. 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, 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, дополнительная вторичная обмотка трансформатора подключена к базам транзисторов, причем начало дополнительной обмотки подключено к базе того транзистора, коллектор которого подключен к началу вторичной обмотки транформатора, отличающийся тем, что введены дополнительный резистор, диод и биполярный транзистор аналогичной проводимости МДП-транзистора, причем первый вывод дополнительного резистора подключен к истоку МДП-транзистора и к базе дополнительного транзистора, коллектор которого через дополнительный диод в проводящем направлении соединен с затвором МДП-транзистора, второй вывод дополнительного резистора соединен с эмиттером дополнительного транзистора и выходом ключа.