силовой ключ на мдп-транзисторе
Классы МПК: | H03K17/691 с использованием трансформаторной связи |
Автор(ы): | Михеев Павел Васильевич (RU), Гусева Светлана Владимировна (RU) |
Патентообладатель(и): | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "Научно-производственное объединение прикладной механики им. академика М.Ф. Решетнева" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2007-06-26 публикация патента:
10.11.2008 |
Предлагаемое изобретение относится к импульсной технике и может быть применено в различных бесконтактных коммутационных устройствах. Целью настоящего изобретения является повышение надежности и уменьшение габаритов. Технический результат достигается тем, что силовой ключ на МДП-транзисторе, содержащий транзисторы одинаковой проводимости, коллекторно-эмиттерные переходы которых зашунтированы диодами в запирающем направлении, резистор, коллектор одного из транзисторов подключен к затвору МДП-транзистора, а коллектор другого транзистора подключен к началу вторичной обмотки трансформатора, конец которой непосредственно подключен к истоку МДП-транзистора, трансформатор имеет дополнительную вторичную обмотку со средней точкой, базы транзисторов соединены непосредственно, а дополнительная вторичная обмотка включена между эмиттерами транзисторов, причем начало дополнительной вторичной обмотки подключено к эмиттеру того транзистора, коллектор которого подключен к затвору МДП-транзистора, а средняя точка дополнительной вторичной обмотки трансформатора через резистор соединена с базами транзисторов. 1 ил.
Формула изобретения
Силовой ключ на МДП-транзисторе, содержащий транзисторы одинаковой проводимости, коллекторно-эмиттерные переходы которых зашунтированы диодами в запирающем направлении, резистор, коллектор одного из транзисторов подключен к затвору МДП-транзистора, а коллектор другого транзистора подключен к началу вторичной обмотки трансформатора, конец которой непосредственно подключен к истоку МДП-транзистора, трансформатор имеет дополнительную вторичную обмотку со средней точкой, отличающийся тем, что базы транзисторов соединены непосредственно, а дополнительная вторичная обмотка включена между эмиттерами транзисторов, причем начало дополнительной вторичной обмотки подключено к эмиттеру того транзистора, коллектор которого подключен к затвору МДП-транзистора, а средняя точка дополнительной вторичной обмотки трансформатора через резистор соединена с базами транзисторов.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к импульсной технике и может быть применено в различных коммутационных устройствах.
Известен силовой ключ, содержащий разделительный трансформатор, два взаимодополняющих биполярных транзистора, конденсаторы, резисторы и диоды (высокочастотные конверторы на мощных МДП-транзисторах [ Б.В.Кабелев - ЭТвА, 1984, вып.15, с.27, рис.5].
Однако этот ключ не позволяет коммутировать длительные импульсы.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является силовой ключ на МДП-транзисторе, содержащий транзисторы одинаковой проводимости, коллекторно-эмиттерные переходы которых зашунтированы диодами в запирающем направлении, коллектор одного из транзисторов подключен к затвору МДП-транзистора, трансформатор, резистор, в трансформатор введена дополнительная обмотка, крайние выводы которой подключены к базам транзисторов, эмиттеры которых соединены непосредственно, к точке соединения эмиттеров через резистор подключена средняя точка дополнительной обмотки, а ее начало подключено к базе того транзистора, коллектор которого подключен к началу вторичной обмотки трансформатора, конец которой непосредственно подключен к истоку МДП-транзистора (патент РФ №2262799), который выбран в качестве прототипа.
Недостатком прототипа является недостаточно высокая надежность и большие габариты, т.к. для создания необходимого управляющего напряжения затвор-исток МДП-транзистора используется только одна вторичная обмотка, которую приходится выполнять с большим числом витков, что снижает надежность и увеличивает габариты.
Целью изобретения является повышение надежности и уменьшение габаритов.
Поставленная цель достигается тем, что силовой ключ на МДП-транзисторе, содержащий транзисторы одинаковой проводимости, коллекторно-эмиттерные переходы которых зашунтированы диодами в запирающем направлении, резистор, коллектор одного из транзисторов подключен к затвору МДП-транзистора, а коллектор другого транзистора подключен к началу вторичной обмотки трансформатора, конец которой непосредственно подключен к истоку МДП-транзистора, трансформатор имеет дополнительную вторичную обмотку со средней точкой, базы транзисторов соединены непосредственно, а дополнительная вторичная обмотка включена между эмиттерами транзисторов, причем начало дополнительной вторичной обмотки подключено к эмиттеру того транзистора, коллектор которого подключен к затвору МДП-транзистора, а средняя точка дополнительной вторичной обмотки трансформатора через резистор соединена с базами транзисторов.
На чертеже представлена принципиальная электрическая схема силового ключа на МДП-транзисторе.
Силовой ключ на МДП-транзисторе содержит транзисторы 1 и 2 одинаковой проводимости, базы которых соединены непосредственно, а коллекторно-эмиттерные переходы зашунтированы диодами 3 и 4, включенными в запирающем направлении, трансформатор 5 с первичной обмоткой 6, вторичной обмоткой 7 и дополнительной вторичной обмоткой 8. Конец вторичной обмотки 7 подключен к истоку МДП-транзистора 9, а начало - к коллектору транзистора 1. Дополнительная вторичная обмотка 8 включена между эмиттерами транзисторов 1 и 2, причем ее начало подключено к эмиттеру транзистора 2, коллектор которого соединен с затвором МДП-транзистора 9, а средняя точка дополнительной вторичной обмотки 8 трансформатора 5 через резистор 10 соединена с базами транзисторов 1 и 2.
Устройство работает следующим образом.
При подаче на вход устройства на первичную обмотку 6 трансформатора 5 коротких положительных импульсов с большой скважностью на вторичной обмотке 7 и дополнительной вторичной обмотке 8 трансформатора 5 также появляются короткие положительные импульсы с большой скважностью, небольшое отрицательное напряжение, присутствующее между короткими положительными импульсами, мало и им можно пренебречь.
Положительный потенциал с начала вторичной обмотки 7 и с начала дополнительной вторичной обмотки 8 поступает на коллектор транзистора 1 и в цепь его базы по цепи средняя точка обмотки 8 - резистор 10, база транзистора 1, эмиттер транзистора 1, конец дополнительной обмотки 8.
Транзистор 1 открывается и положительный потенциал с начала вторичной обмотки 7 поступает на конец дополнительной вторичной обмотки 8, и их потенциалы суммируются и через диод 4 поступают на затвор МДП-транзистора 9, отрицательный же потенциал с конца дополнительной обмотки 8, через открытый транзистор 1, поступает на начало вторичной обмотки 7, потенциалы обмоток 8 и 7 суммируются и от конца обмотки 7 непосредственно поступают на исток МДП-транзистора 9, происходит быстрый заряд емкости затвор-исток МДП-транзистора 9, и он открывается.
В паузе между короткими положительными импульсами на вторичной обмотке 7 присутствует небольшое отрицательное напряжение, но его величины недостаточно для открывания диода 3. К базе транзистора 2 будет приложено небольшое положительное напряжение, недостаточное для его открывания по цепи - база транзистора 2, резистор 10, средняя точка дополнительной вторичной обмотки 8, половина обмотки 8, эмиттер транзистора 2, и он будет закрыт, емкость затвор-исток МДП-транзистора 9 остается заряженной положительным напряжением, и, следовательно, он остается открытым.
При подаче на вход устройства коротких отрицательных импульсов с большой скважностью происходят аналогичные процессы, т.к. схема передачи потенциала от начала вторичной обмотки 7 трансформатора 5 к затвору МДП-транзистора 9 симметричная, при этом емкость затвор-исток МДП-транзистора 9 перезаряжается - на затвор относительно истока поступает отрицательное напряжение, и МДП-транзистор закрывается.
В предлагаемом устройстве число витков во вторичной обмотке трансформатора меньше, чем в прототипе на число витков в дополнительной вторичной обмотке трансформатора, что повышает надежность и уменьшает габариты.
Опытный образец устройства был собран на транзисторной матрице 1НТ251, диодах 2Д522Б, МДП-транзисторе 2П769В трансформаторе ТИЛ2 В, резисторах 510 Ом.
При управлении импульсами с амплитудой 5 В, =2 мкс, Q=12 ключ коммутировал 20 А с длительностью фронтов 35 нс при надежном открывании и закрывании МДП-транзистора, напряжением затвор-исток ±9 В.
Из известных заявителю патентно-информационных материалов не обнаружены признаки, сходные с совокупностью признаков заявляемого объекта.
Класс H03K17/691 с использованием трансформаторной связи
силовой ключ на мдп-транзисторе - патент 2390094 (20.05.2010) | |
схема управления силовым ключом на мдп-транзисторе - патент 2384940 (20.03.2010) | |
силовой ключ на мдп-транзисторе - патент 2344542 (20.01.2009) | |
силовой ключ на мдп-транзисторе - патент 2340086 (27.11.2008) | |
силовой ключ на мдп-транзисторе - патент 2340085 (27.11.2008) | |
силовой ключ на мдп-транзисторе - патент 2340084 (27.11.2008) | |
силовой ключ на мдп-транзисторе - патент 2337473 (27.10.2008) | |
силовой ключ на мдп-транзисторе - патент 2263393 (27.10.2005) | |
силовой ключ на мдп-транзисторе - патент 2262799 (20.10.2005) | |
силовой ключ на мдп-транзисторе - патент 2262187 (10.10.2005) |