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, особенно в коммутационных устройствах космических аппаратов, где есть воздействие тяжелых заряженных частиц, а также там, где не требуется быстрое переключение ключей с крутыми фронтами напряжения и тока, приводящими к возникновению помех, так как помехи лучше не создавать, чем потом с ними бороться.

Известен силовой ключ на МДП-транзисторе, содержащий трансформатор, резистор, диоды и два транзистора, эмиттеры и базы двух взаимодополняющих транзисторов соединены непосредственно, эмиттеры транзисторов подключены к началу вторичной обмотки трансформатора, конец которой подключен к истоку МДП-транзистора и через резистор к базам транзисторов, коллекторы которых через диоды в отпирающем направлении подключены к затвору МДП-транзистора (патент РФ №2337473), который выбран в качестве прототипа.

Недостатком этого ключа является двухполярное управление МДП-транзистором, что уменьшает его устойчивость к эффекту SEGR и приводит к понижению надежности (Иванов Н.А., Митин Е.В., Пашук В.В., Тверской М.Г. SEGR-эффект в МДП-транзисторах, облученных протонами. Радиационная стойкость электронных систем, "Стойкость - 2010", научно-технический сборник, выпуск 13, М., 2010, с.95-96).

Целью изобретения является повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в силовом ключе на МДП-транзисторе, содержащем трансформатор, конец вторичной обмотки которого соединен с истоком МДП-транзистора; диоды и резистор, причем анод первого диода соединен с началом вторичной обмотки трансформатора, а катод с затвором МДП-транзистора; введен первый конденсатор, который включен между затвором и истоком МДП-транзистора, катод второго диода соединен с началом вторичной обмотки трансформатора, а анод через резистор с затвором МДП-транзистора; введен второй конденсатор, который подключен между анодом второго диода и истоком 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), конец которой непосредственно соединен с истоком МДП-транзистора (4); первый диод (5), анод которого подключен к началу вторичной обмотки (3), а катод к затвору МДП-транзистора (4), между затвором и истоком которого включен конденсатор (6); второй диод (7), катод которого подключен к началу вторичной обмотки (3), а анод через резистор (8) - к затвору МДП-транзистора (4); конденсатор (9), который включен между анодом диода (7) и истоком МДП-транзистора (4).

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.

Положительные импульсы с начала вторичной обмотки (3) через диод (5) поступают на конденсатор (6) и затвор МДП-транзистора (4), происходит заряд конденсатора (6) и емкости затвор-исток МДП-транзистора (4), и он открывается.

В паузе между короткими положительными импульсами на вторичной обмотке (3) присутствует небольшое отрицательное напряжение, которое на затвор МДП-транзистора (4) не пропускает диод (5); диод (7), приоткрываясь, заряжает конденсатор (9) до небольшого отрицательного напряжения, величины которого недостаточно, чтобы через резистор (8) разрядить емкости конденсатора (6) и затвор-исток МДП-транзистора (4), и 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, которые заряжают конденсатор (9) до отрицательного напряжения - происходит разряд конденсатора (6) через резистор (8) до величины, близкой к нулевой, и МДП-транзистор закрывается.

В паузе между короткими отрицательными импульсами на вторичной обмотке (3) присутствует небольшое положительное напряжение, которое, приоткрывая диод (5), не дает напряжению затвор-исток МДП-транзистора (4) становиться отрицательным, а близким к нулю - положительным, и МДП-транзистор (4) остается закрытым.

В предложенном устройстве исключено появление отрицательного напряжения на затворе МДП-транзистора (4) и, следовательно, повышена надежность при воздействии тяжелых заряженных частиц.

Опытный образец устройства был собран на: трансформаторе ТИЛ2 В (1); МДП-транзисторе (4) 2П7160 В; диодах (5) и (7) 2Д510А; конденсаторах (6) и (9) 0,1 мкФ; резисторе 6,8 кОм.

При управлении импульсами с амплитудой 10 В длительностью 8 мкс и периодом 42 мкс время включения-выключения составило 100 мкс, U зи max=7,5 В, U зи min=0,4 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, конец вторичной обмотки которого соединен непосредственно с истоком МДП-транзистора, два диода и резистор, анод первого диода и катод второго диода подключены к началу вторичной обмотки трансформатора, катод первого диода - непосредственно, а анод второго диода через резистор подключены к затвору МДП-транзистора, при этом введены два конденсатора, первый включен между затвором и истоком МДП-транзистора, второй - между анодом второго диода и истоком МДП-транзистора. 1 ил.

Силовой ключ на МДП-транзисторе, содержащий трансформатор, конец вторичной обмотки которого соединен непосредственно с истоком МДП-транзистора, два диода, катод одного из которых подключен к затвору МДП-транзистора непосредственно, и резистор, отличающийся тем, что анод первого диода и катод второго диода подключены к началу вторичной обмотки трансформатора, анод второго диода через резистор подключен к затвору МДП-транзистора; введены два конденсатора, первый включен между затвором и истоком МДП-транзистора, второй - между анодом второго диода и истоком МДП-транзистора.