Ключевой генератор Советский патент 1988 года по МПК H03K17/60 

/в

со

00

ел

JNO

00

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в качестве мощных высокочастотных генераторов радиопередающих.устройств. Изобретение расширяет частотный диапазон устройства в результате введения диодных ключей для обеспечения более быстрого отпирания полевого транзистора ключевого элемента и уменьшения времени включения силового ключевого элемента для исключения сквозных токов. Ключевой генератор содержит возбудитель 1, блок 2 согласования, ключевые элементы 3 и 4, каждый из которых содержит полевой транзистор 5(6), биполярный транзистор 7(8) и силовой диод 9(10), резисторы 11-14 и диоды 15-18. Возбудитель 1, как и э прототипе, близок к генератору напряжения и формирует на выходе два противофазных сигнала типа меандра с амплитудой, достаточной для отпирания полевого транзистора. Он может быть выполнен по схеме маломощного ключевого усилителя и широкополосного импульсного трансформатора. 2 ил. с S (Л

Фы«. J

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в качестве мощньгх ВЧ генераторов радиопередающих устройств.

Цель изобретения - расширение частотного диапазона за счет введения диодных ключей для обеспечения более быстрого открывания полевого транзистора ключевого элемента и уменьшения времени задержки на включение силового ключевого элемента для исключения сквозных токов.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - эпюры токов и напряжений, отображающие работу устройства.

Устройство содержит возбудитель 1, блок 2 согласования, ключевые эле

менты 3 и 4, каждый из которых содер-20 личина которых также может быть выбжит полевой транзистор 5 и 6, биполярный транзистор 7 и 8, силовой диод 9 и 10, резисторы 11-14 и диоды 15-18. При этом выход возбудителя 1 через

последовательно соединенные резисторы 25 гает максимальной величины раньше.

13 и 11 (либо 14 и 12), шунтированные диодом 17 (или 18), соединены с входом ключевого элемента 3 (либо 4), а точка соединения резисторов 13 и 11 (либо 14 и 12) соединена через 30 диод 17 (либо 18) с выходом ключевого элемента 4 (либо 3) и входом блока 2 согласования.

Возбудитель t близок к генератору

напряжения (R- R), обеспечивает на ,c средственно к затворам полевых транвыходе два противофазных сигнала типа меандр с амплитудой, достаточной для открывания полевого транзистора, и может быть выполнен в виде маломощного ключевого усилителя и широкополосного (импульсного) трансформатора;

Блок 2 согласования служит для согласования ключевых элементов с нагрузкой, в частности может быть выполнен в виде трансформатора, средняя точка первичной обмотки которого подключена к источнику питания, а крайние ВЫВОДЫ ее являются входами согласующего устройства, выводы вторичной обмотки которого являются его выходами.

Сущность работы устройства состоит в следующем: до тех пор пока один из ключевых элементов, например 3, не выключился (фиг.1), т.е. его выходное напряжение мало и равно остаточному напряжению на биполярном транзисторе 7 (U ctO), диод 18 не позволяет потенциалу общего вывода

зисторов недопустимо, так как реально остаточное напряжение на ключевом элементе при токах коллектора 10-20 А может достигать величины 2-3 В, а

40 величина порогового напряжения полевого транзистора часто лежит в этом .диапазоне напряжений (например, для транзистора типа КП 904 U „ор 1 В), и условия запирания полевого транд5 зистора в этом случае невыполнимы.

Определим величины резисторов R , и Rg (фиг.1)в случае примера, соответствующего рассмотренному для известного устройства. Предлагаемое техническое рещение ключевого генератора не критично к выбору величины сопротивления, подключаемого к затвору полевого транзистора. Максимальная величина резистора 11 (12) R определяется по формуле

t ,C 50 НС, откуда R,«, Ом50

0

резисторов 12 и 14 превысить U,,;.. , под воздействием которого через резистор 12 происходит перезаряд входной емкости полевого транзистора 6 другого ключевого элемента . до (величина резистора 12 (11) определяет задержку включения полевого транзистора и так как U г «UBX. Motcc то величина резистора 12(11) существенно меньше величины резистора 12 (11) в известном устройстве). После выключения ключевого элемента 3 диод 18 закрывается и 5 дальнейший перезаряд входной емкости полевого транзистора происходит под воздействием потенциала U gj через последовательно соединенные резисторы 12 и 14 (11 и 13), общая верана существенно меньше величины резистора 12 (11) R в известном устройстве. Следовательно, напряжение на затворе полевого транзистора достичем в известном устройстве, что обеспечит меньшее значение остаточного напряжения на ключевом элементе, а значит и меньшую величину статических потерь. Таким образом, предложенное устройство обладает большим КПД по сравнению с известным устройством.

Подкдшчение диодов 17 и 18 непозисторов недопустимо, так как реально остаточное напряжение на ключевом элементе при токах коллектора 10-20 А может достигать величины 2-3 В, а

0 величина порогового напряжения полевого транзистора часто лежит в этом .диапазоне напряжений (например, для транзистора типа КП 904 U „ор 1 В), и условия запирания полевого тран5 зистора в этом случае невыполнимы.

Определим величины резисторов R , и Rg (фиг.1)в случае примера, соответствующего рассмотренному для известного устройства. Предлагаемое техническое рещение ключевого генератора не критично к выбору величины сопротивления, подключаемого к затвору полевого транзистора. Максимальная величина резистора 11 (12) R определяется по формуле

t ,C 50 НС, откуда R,«, Ом0

Величину резистора 13 (14) R. необходимо определять из допустимого дополнительного тока 1доп через открытый ключевой элемент по цепи: возбудитель, резистор 13 (14) RI, диод 17 (18), открытьй ключевой элемент 4 (3). Пусть амплитуда выходного напряжения возбудителя U cflO В, максимальный ток ключевого элемента

I k. э. макс U А, 1доп/1 и.Э.макС

0,01 (1%). Тогда

iAon (UM- и ост - UD)/R«;

R f 50 Ом;

R R + R, ci 130 DM.

После выключения одного из ключевых элементов напряжение на входе другого изменяется согласно формуле

i - -t кл

. Ugx - Е )

с постоянной времени Ф «г R-C, существенно меньшей по сравнению с величиной постоянной времени известного устройства, что обеспечивает повьппе- ние входного напряжения до 0,99 U в момент протекания через ключевой элемент максимального тока (t t 5цд+ + Т/4).

Формула изобретения

Ключевой генератор, содержащий возбудитель, блок согласования, персо

5

0

5

n

5

вый и второй резисторы, первый и второй диоды, первый и второй ключевые элементы, состоящие из ершового диода, полевого и биполярного транзисторов, причем эмиттер биполярного транзистора соединен с общей шиной и анодом силового диода, база - с истоком, а коллектор - с катодом силового диода и со стоком полевого транзистора, затвор которого является входом ключевого элемента, а сток - его выходом, выход каждого ключевого элемента соединен с одним из входов блока согласования, а вход каждого ключевого элемента с первым выводом соответствующего резистора и анодом соответствующего диода, катод каждого из которых соединен с одним из двух вЕзКодов возбудителя, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона, в него введены третий и четвертый диоды, третий и четвертый резисторы, причем первый вывод третьего резистора и анод третьего диода соединены с вторым выводом первого резистора, а второй вывод третьего.резистора - с катодом первого диода, и соответственно первый вывод четвертого резистора и анод четвертого диода соединены с вторым вьшодом второго рези-- стора, а второй вывод четвертого резистора - с катодом второго диода, причем катод третьего диода соединен с выходом второго ключевого элемента, а катод четвертого диода - с выходом ключевого элемента.

Д KAIJ

-f(iC

fifCY

Фиг. 2