Ключевое устройство Советский патент 1990 года по МПК H03K17/424 H03K17/60 

Изобретение относится к области импульсной технике н может быть использовано в качестве формирователя двухполярных сигналов в мощных ридио- i передающих устройствах, например, высокочастотных генераторах.

Целью изобретения является повышение КПД устройстпа при расширении рабочего диапазона частот.IQ

На чертгже приведена принципиальная схема ключевого устройства.

Устройство содержит первый 1 и второй 2 трансформаторы, конденсатор Зин каждом плече ключевой элемент цз 4, состоящий из полевого 5 и биполярного 6 транзисторов и силового диода 7, первый 8 и второй 9 диоды, первый 10 и второй 11 I. зисторЫо

Выводы 12 и 13 первичной обмотки 20 второго трансформатора 2 являются входньвш клеммами; устройства, а выводы 1А и 15 вторичной рбмоткй первого трансформатора 1 являются выходными кпеммами устройства..25

Транзисторы 5 и 6 ключевых элементов 4 соединены по схеме составного транзистора, причем сток полевого и коллектор биполярного транзистора, а также катод силового диода 7 в каждом из плеч объединены и подключены соответственно к крайним вьшодам первичной обмотки первого трансформа- тора 1, средняя точка которой через источник положительного напряжения 16 соединена с общей шиной. Эмиттер биполярного транзистора 6 и анод силового диода 7 ключевых элементов 4 объединены и соединены с общей.шиной, а затвор полевого TpaH3vicTopa 5 является входом ключевого элемента 4.

Катоды первого 8 и второго 9 диодов в каждом из плеч соответственно соединены с крайними выводами вторичной сбмотки второго трансформатора 2, средняя точка этой обмотки соединена с общей шиной.

Ключевое устройс ;гво функционирует следующим образом.

От внгшиего возбудителя на край- нргх выводах вторичной обмотки второго трансформатора 2 формируются противофазные разнополярньш импульсы напряжения одинаковой амплитуды. Ключевой элемент 4 открывается положительным импульсом напряжения и55 закрьшается отрицательным. Из-за различия во временах включения, и выключения биполярного транзистора 6 в

30

35

40

45

50

i

Q

з

0 5

5

0

5

0

5

0

переходном процессе через одновременно открытые ключевые элементь, когда один быстро открылся, а другой медленно закрывается, возможно протекание больших сквозных токов.

. Для компенсации этого явления вводится некоторая начальная задержка вюлочения полевого транзистора 5, но при этом обеспечивается форсированный процесс переключения ключевых элементов 4. Это осуществляется за счет использования конденсатора 3 и различных цепей (с различными постоянными времени) при заряде и разряде входной емкости затвор-исток полевого транзистора 5.

Цепь заряда до положительного напряжения состоит из резисторов 10 и 11. При этом вначале через резистор 11 перезаряжается конденсатор 3 на величину напряжения, равную четырем - амплитудам напряжения на вторичной обмотке второго трансформатора 2. При этом вводится некоторая задержка включения, но уменьшается влияние на время переключения собственной входной емкости за:твора полевого . транзистора 5. Это дает возможность существенно уменьшить запас на вели-, чину задержки, учитьшающий реальный разброс величины входной емкости полевого транзистора и повысить тем самым рабочую частоту, перек.пючения.

Разряжается входная емкость затво- ра полевого транзистора через малое сопротивление открытого .диода 8, а конденсатор 3 разряжается 1акже через очень малое сопротивление открытого диода 9, что обеспечивает ми- нималькое время вьIKJlючeния ключевого элемента 4. .

При этом, поскольку величина сопротивления резисторов 10 сравнительно невелика, напряжение, открывающее полевой транзистор 5, практически отслеживает напряжение на конденса- - торе 3, и в свяг-и с л-ем, что оно изменяется в значительных пределах, обеспечивается быстрый процесс заряда емкости затвора полевого транзистора до положительного напряжения, при котором достигается более полное открывание к.гаочевого элемента и умень .ление на нем остаточного напряжения.

В результате минимизации задержки выключения и малого разброса времени задержки вк.пючения ключевых эле

Изобретение относится к импульсной технике я может быть использоваг- но в качестве формирователя двухпо- лярных сигналов в мощных радиолере- дакщих устройствах, налример высокочастотных генераторах. Изобретение позволяет повысить КПД устройства при расширении рабочего диапазона частот. Это достигается путем введения в каждое плечо устройства второго диодй и второго резистора, а также введения конденсатора, включенного дифференциально через первые резисторы к входам ключевых элементов, а также з& счет использования дополнительных нелинейных цепей перезаряда входных емкостей ключевых элементов. На чертеже показаны транс- формато 1 и 2, конденсатор 3, ключевой злемент 4 в каждом плече, состоящий из полевох о 5 и бнполярно - го 6 транзисторов, силовой диод 7, , первый 3 и второй 9 диоды, первый 10 и второй 11 резисторы,. вывода 1 12 и 13 перви шой обмотки трансформато ра 2, выходные клеммы 1.4 и 15 устройства, 1 ил. (Л с: