СИЛОВОЙ КЛЮЧ НА МДП-ТРАНЗИСТОРЕ Российский патент 2012 года по МПК H03K17/56 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть применено в различных коммутационных устройствах.

Известен силовой ключ на МДП-транзисторе, содержащий разделительный трансформатор, диод и два резистора (микросборки ВКУ8-3.01 КСНЛ. 430104.001-01 ТУ, параметры которых приведены на листе 4, а структурная схема - на листе 51). Этот ключ имеет гальваническую развязку от цепей управления и однополярное управление МДП-транзистором, что обеспечивает этому ключу устойчивость к пробою подзатворного диэлектрика вдоль трека ядерной частицы (Иванов Н.А., Митин Е.В., Пашук В.В., Тверской М.Г. SEGR-эффект в МОП-транзисторах, облученных протонами. Радиационная стойкость электронных систем, "Стойкость - 2010", научно-технический сборник, выпуск 13, М., 2010, с.95-96).

Недостатком этого ключа является большое время выключения, т.к. разряд емкости затвор-исток происходит через высокоомный разрядный резистор.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является силовой ключ на МДП-транзисторе, содержащий два резистора и транзистор, базо-эмиттерный переход которого зашунтирован одним резистором, а эмиттер соединен с началом вторичной обмотки, конец вторичной обмотки трансформатора соединен с истоком МДП-транзистора и через другой резистор с базой транзистора, а коллектор транзистора через стабилитрон соединен с затвором МДП-транзистора (патент РФ №2390094), который выбран в качестве прототипа.

Недостатком прототипа является двухполярное управление МДП-транзистором, что уменьшает его устойчивость к эффекту SEGR и приводит к понижению надежности.

Целью изобретения является повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в силовой ключ на МДП-транзисторе, содержащий трансформатор, параллельно вторичной обмотке которого включены два последовательно соединенных резистора, конец вторичной обмотки трансформатора соединен с истоком МДП-транзистора; стабилитрон, анод которого подключен к затвору МДП-транзистора; транзистор; введен диод, анод которого соединен с началом вторичной обмотки трансформатора, а катод - с катодом стабилитрона; эмиттер транзистора подключен к точке соединения резисторов, база соединена с истоком, коллектор - с затвором 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); резисторы (4) и (5), которые соединены последовательно и подключены ко вторичной обмотке (3) трансформатора (1); конец вторичной обмотки (3) соединен непосредственно с истоком МДП-транзистора (6); начало вторичной обмотки (3) через диод (7) в положительном направлении и стабилитрон (8) в стабилизирующей полярности подключено к затвору МДП-транзистора (6); транзистор (9), эмиттер которого подключен к точке соединения резисторов (4) и (5), база - к истоку, а коллектор - к затвору МДП-транзистора (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) также появляются короткие положительные импульсы с большой скважностью.

Положительный потенциал с начала вторичной обмотки (3) через диод (7) и стабилитрон (8) поступает на затвор МДП-транзистора (6), отрицательный же потенциал с конца вторичной обмотки (3) поступает на исток МДП-транзистора (6), происходит быстрый заряд емкости затвор-исток МДП-транзистора (6) и он открывается.

В паузе между короткими положительными импульсами на вторичной обмотке (3) присутствует небольшое отрицательное напряжение, которое на затвор МДП-транзистора (6) не пропускает диод (7), и величины которого на выходе делителя (4) (5) недостаточно для открывания транзистора (9), и он будет закрыт; емкость затвор-исток МДП-транзистора (6) 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 на вторичной обмотке (3) также появляются короткие отрицательные импульсы.

Отрицательный потенциал с начала вторичной обмотки (3) через резистор (4) открывает транзистор (9), происходит быстрый разряд емкости затвор-исток МДП-транзистора (6) и он закрывается.

В паузе между короткими отрицательными импульсами на вторичной обмотке (3) присутствует небольшое положительное напряжение, величины которого недостаточно для открывания стабилитрона (8), оно не поступает на затвор МДП-транзистора (6) и он остается закрытым.

В предложенном устройстве сохранено быстродействие прототипа за счет активного шунтирования затвор-исток МДП-транзистора (6) транзистором (9), исключено отрицательное напряжение на затворе и, следовательно, повышена надежность при воздействии тяжелых заряженных частиц.

Опытный образец устройства был собран на трансформаторе ТИЛ2В, резисторах (4) и (5) 510 Ом и 200 Ом. МДП-транзисторе (9) 2П793А4, диоде (7) 2Д510А, стабилитроне (8) 2С133В и транзисторе (9) 2Т3117А.

При управлении импульсами с амплитудой 10 В длительностью 10 мкс и периодом 100 мкс время включения-выключения составило 4 мкс, U зи max=7 В, U зи min=-0,2 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 коммутационных устройствах. Технический результат заключается в повышении надежности работы силового ключа. Для этого предложен силовой ключ на МДП-транзисторе, содержащий трансформатор, вторичная обмотка которого зашунтирована двумя последовательно соединенными резисторами, конец вторичной обмотки трансформатора соединен непосредственно с истоком МДП-транзистора, к затвору которого анодом подключен стабилитрон, транзистор, при этом введен диод, анод которого подключен к началу вторичной обмотки трансформатора, а катод - к катоду стабилитрона, эмиттер транзистора подключен к точке соединения резисторов, база - к истоку, а коллектор - к затвору МДП-транзистора. 1 ил.

Силовой ключ на МДП-транзисторе, содержащий трансформатор, вторичная обмотка которого зашунтирована двумя последовательно соединенными резисторами, конец вторичной обмотки трансформатора соединен непосредственно с истоком МДП-транзистора, к затвору которого анодом подключен стабилитрон, транзистор, отличающийся тем, что введен диод, анод которого подключен к началу вторичной обмотки трансформатора, а катод - к катоду стабилитрона, эмиттер транзистора подключен к точке соединения резисторов, база - к истоку, а коллектор - к затвору МДП-транзистора.