Ключевое устройство Советский патент 1988 года по МПК H03K17/567 

со

00

со

4

СО

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для формирования мощных двухполярных сигналов в различных радиотехнических и ;)2 импульсных устройствах, например генераторах, системах управления шаговыми двигателями и др. Изобретение повышает КПД устройства при одновременном расширении рабочего диапазона частот. Это достигается в результате введения в каждое плечо устройства варикапа и второго резистора и за счет использования цепей перезаряда входной емкости ключевого элемента с различными постоянными времени, что уменьшает время переключения ключевого элемента, а также сквозные токи и остаточное напряжение на ключевых элементах. Устройство содержит трансформатор 1 и в каждом плече диод 2, варикап 3, резисторы 4 и 5 и ключевой элемент 6, состояш,ий из полевого 7 и биполярного 8 транзисторов и силового диода 9. 1 ил. с S сл

J HI

.

Р

6I II

,10

11

15 3 ЖН

11

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для формирования мощных двухполярных сигналов в различных радиотехнических и импульсных устройствах, например генераторах, системах управления шаговыми двигателями и др.

Целью изобретения является повышение КПД устройства при расширении рабочего диапазона частот путем введения в каждое плечо устройства варикапа и второго

через одновременно открытые ключевые элементы 6 возможно протекание больших сквозных токов.

Причем время выключения значительно превышает время включения ключевого - элемента. Поэтому разряд входной емкости ключевого элемента - емкости затвор- исток полевого транзистора 7, когда, осу- цхествляется выключение ключевого элемента 6, производится через диод 2 с минирезистора за счет использования цепей 10 мальной постоянной времени. Заряд той же перезаряда входной емкости ключевого эле- емкости осуш,ествляется по цепи резисторов 4

и 5. При этом вначале заряжается емкость обратно включенного варикапа 3, комента с различными постоянными времени, благодаря чему обеспечиваются минимальные времена переключения ключевого элемента, уменьшаются сквозные токи и остаточное напряжение на ключевых элементах.

На чертеже приведена принципиальная схема ключевого устройства.

Устройство содержит трансформатор 1 и в каждом плече диод 2, варикап 3, первый 4

15

торая превышает входную емкость ключевого элемента 6. За счет этого и в связи с тем, что суммарная величина сопротивлений резисторов 4 и 5 может быть выбрана меньше, устраняется влияние разброса величины входной емкости ключевого элемента 6. Это дает возможность сущести второй 5 резисторы и ключевой элемент 6, 20 венно уменьшить запас на величину задерж- состояший из полевого 7 и биполярного ки, учитывающей реальный разброс величины емкости затвор-исток полевого транзистора и повысить тем самым рабочую час: 8 транзисторов и силового диода 9.

Катод диода 2 и первый вывод первого резистора 4 каждого плеча подключены к соответствующей входной клемме 10 : и 11 устройства.

Выводы 12 и 13 вторичной обмотки трансформатора 1 ЯЕ1ляются выходными клеммами устройства.

Транзисторы 7 и 8 ключевых элементов 6 включены по схеме составного

тоту переключения.

25 За счет нелинейности емкости обратно включенного варикапа 3 несмотря на внесение определенной задержки включения на начальном этапе переходного процесса процесс нарастания напряжения на затворе полевого транзистора осуществляется форситранзистора, причем сток полевого 7, кол- рованно. При этом обеспечивается необхолектор биполярного 8 транзисторов и катод силового диода 9 объединены и подключены к соответствующЕ-iM крайним выводам первичной обмотки трансформатора 1, а средняя точка этой обмотки подключена к клемме 14 источника питания.

Эмиттер биполярного транзистора 8, анод силового диода 9 и анод варикапа 3 соединены с общей шиной 15.

Затвор полевого транзистора 7 в каждимое нарастание тока полевого транзистора именно в тот момент времени, когда требуется уменьшение остаточного напряжения на биполярном транзисторе, что ведет к уменьшению потерь мощности. 35 Таким образом, осуществляется повышение КПД работы устройства и уменьшаются потери мощности на больших частотах за счет уменьшения вероятности появления сквозных токов при использовании реальдом плече устройства соединен с анодом о полевых транзисторов с большими раз- диода 2 и с первым выводом второго бросами величин входных параметров, резистора 5. Вторые выводы резисторов 4

и 5 объединены и соединены с катодомФормула изобретения

варикапа 3.

Устройство работает следующим образом.Ключевое устройство, содержащее трансОт внешнего возбудителя на входных 45 форматор и в каждом из двух плеч клеммах 10 и 11 устройства формируются первый резистор и диод, а также ключе- разнополярные импульсы напряжения. Клю- вой элемент, состоящий из силового диода, чевой элемент 6 открывается положитель- полевого и биполярного транзисторов, эмит- ным импульсом и закрывается отрицатель- тер биполярного транзистора соединен с ано- ным.дом силового диода и с общей шиной.

При этом в одной из половин пер- 50 база - с истоком, а коллектор - со сто- вичной обмотки трансформатора 1 проте- ком полевого транзистора, с катодом си- кает ток, который индуцирует во вторич- лового диода и соответственно с одним ной обмотке трансформатора импульс напря- из крайних выводов первичной обмотки транс жения той или иной полярности, который форматора, средняя точка которой подклю- снимается с выходных клемм 12 и 13 уст- чена к клемме источника питания, выводы ройства.вторичной обмотки трансформатора являютИз-за различия во временах включения ся выходными клеммами устройства, вход- и выключения биполярного транзистора 8 ные клеммы устройства соединены соот- ключевого элемента б в переходном процессе ветственно в каждом плече с первым вычерез одновременно открытые ключевые элементы 6 возможно протекание больших сквозных токов.

Причем время выключения значительно превышает время включения ключевого элемента. Поэтому разряд входной емкости ключевого элемента - емкости затвор- исток полевого транзистора 7, когда, осу- цхествляется выключение ключевого элемента 6, производится через диод 2 с минимальной постоянной времени. Заряд той же емкости осуш,ествляется по цепи резисторов 4

15

торая превышает входную емкость ключевого элемента 6. За счет этого и в связи с тем, что суммарная величина сопротивлений резисторов 4 и 5 может быть выбрана меньше, устраняется влияние разброса величины входной емкости ключевого элемента 6. Это дает возможность сущесттоту переключения.

25 За счет нелинейности емкости обратно включенного варикапа 3 несмотря на внесение определенной задержки включения на начальном этапе переходного процесса процесс нарастания напряжения на затворе полевого транзистора осуществляется форси рованно. При этом обеспечивается необхо1383479

34

водом первого резистора и с катодомзистор и варикап, первый вывод второго

диода, анод которого подключен к знатно-резистора подключен к затвору соответстру полевого транзистора, отличающееся тем,вующего полевого транзистора, а вторые

что, с целью повышения КПД при повыше-выводы резисторов объединены и подклюнии рабочего диапазона частот, в каж-чены к катоду варикапа, анод которого

дое из плеч устройства введен второй ре-5 соединен с обшей шиной.