Устройство для управления ключом на мдп-транзисторах

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах коммутации, например в ключах и коммутаторах на МДП транзисторах. Целью изобретения является повышение быстродействия при одновременном уменьшении потребляемой мощности. Цель достигается за счет форсированного включения транзистора в последовательной цепи возбуждения на начальном этапе процесса при низком уровне потребляемой мощности в статическом выключенном состоянии. Положительный результата достигается путем введения пары дополняющих транзисторов 4 и 5, благодаря чему параллельно нагрузочному резистору 6 управляющего инвертора в момент включения устройства на заданное время возникает дополнительная низкоомная проводящая цепь. Устройство содержит также первый 1, второй 2 и третий 3 транзисторы, причем транзисторы 1 и 2 образуют последовательно-параллельный ключ, управляющий ключевым элементом 16, а также второй 7, третий 8 и четвертый 9 резисторы, конденсатор 10. 1 ил.

союз советсних

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Н 03 К 17/687

8ИГЯ й11 i

fjk 1 !1 ) Ц i р .,t „311

OllHGAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

БИ Б,-1(.) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4338547/24-21 (22) 03.12 ° 87 (46) 30.07.89. Бюл. У 28 (72) В.Л.Бунаков, Э.М.Ромаш, И.F..Àëåùèí, И.Л.Амельченко и Н.А.Пунгин (53) 621.382 (088.8) 56) Патент США У 4445055, кл . Н 03 K 17/687, 24.04.84

Патент ЦРГ И 3108385, кл . Н 03 К 17/687, 05.03.81. (54) УСТРОЙСТВО ЛЛЯ УПРАВЛЕНИЯ КЛЮЧО11 НА МДП-ТРАНЗИСТОРАХ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах коммутации, например в ключах и коммутаторах на

МДП-транзисторах. Целью изобретения является повьлчение быстродействия при одновременном уменьюении потреб„„SU„„1497736 А 1

2 ляемой мощности. Цель дос TF .ãëåòñÿ за счет форсированного включения транзистора в последовательной цепи возбуждения на начальном этапе процесса при ничком уровне потребляемой мощности в статическом выключенном состоянии. Положительный результат достигается путем введения пары дополняющих транзисторов 4 и 5, благодаря чему параллельно нагруэочному резистору 6 управляющего инвертора в момент включения устройства на заданное время возникает дополнительная ниэкоомная проводящая цепь. Устройство содержит также первый 1, второй 2 и третий 3 транзисторы, при- д чем транзисторы 1 и 2 образуют последовательно-параллельный ключ, управляющий ключевым элементом 16, а также второй 7, третий 8 и четвертый

9 резисторы, конденсатор 10. 1 ил.

97736

S !

О

50 5

3 14

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах коммутации, например в ключах и коммутаторах на Г1ДПтранзисторах.

Цель изобретения — повышение быстродействия при одновременном уменьшении потребляемой мощности— достигается за счет *орсированного включения первого транзистора в последовательной цепи возбуждения на начальном этапе процесса при низком уровне потребляемой мощности в выключенном состоянии. Положительный результат достигается путем введения пары дополняющих транзисторов, благодаря чему параллельно нагруэочному резистору управляющего инвертора в момент включения устройства возникает на определенное время дополнительная токопроводящая цепь низкого сопротивления.

На чертеже приведен пример реализации устройства на МДП-транзисторах с каналом индуцированного типа. Аналогично могут быть выполнены устройства на МДП-транзисторах с встроенным каналом и на биполярных транзисторах °

Устройство содержит четыре транзистора 1-4, дополняющий транзистор

5, четыре резистора 6-9, конденсатор

10.

Клемма ll питания соединена со . стоком первого транзистора l,с истоком дополняющего транзистора 5, а такзатвором первого транзистора 1 и со стоками второго транзистора 2 и дополняющего транзистора 5, а через второй резистор 7 — с затвором дополняющего транзистора 5 и стоком четвертого транзистора 4.

Вторая управляющая клемма 12 че,рез последовательно включенные конденсатор 11 и третий резистор 8 подключена к затвору четвертого транзистора 4, который через четвертый резистор 9 соединен также с общей шиной 13. Первая управляющая клемма

14 подключена к затворам второго 2 и третьего 3 транзисторов. Истоки второго 2, третьего 3 и четвертого 4 транзисторов подключены к общей шине 13, Выходная клемма 15 соединена с истоком первого 1 и стоком третьего

3 транзисторов. К выходной клемме 15 подключается управляющий вход ключевогп элемента 16, например затвор мощного Г1ДЛ-транзистора, который коммутирует цепь между шиной 17 и общей шиной 13. Между клеммой 11 питания и общей шиной 13 подключаются источник

18 питания и шунтирующий конденсатор

19. Управляющие клеммы 12 и 14 пппключаются к источнику 20 управляющих противофазных сигналов.

В зависимости от свойств источника 20 и типа МДЛ-транзисторов 2 и 3, например в случае использования МДПтранзисторов с встроенным каналом, между затворами этих транзисторов и общей шиной 13 могут быть включены дополнительные резисторы 21 и 22. Такой же дополнительный peýèñ гор 23 может быть включен между выходной кл .ммой 15 и общей шиной 13.

Устройство для управления ключом работает следующим образом.

Для управления ключевым элементом

16, например мощным МДП-транзистором, необходимо обеспечить быстрый переэаряд емкости затвор-исток.

Для включения эта емкость заряжается импульсом тока через первый транзистор 1 при закрытом третьем транзисторе 3. Для выключения та же емкость разряжается через открытый третий транзистор 3 при закрывании первого транзистора !. Таким образом, для управления ключевым элементом 16 используется последовательно-параллельный ключ на транзисторах 1 и 3, которые, открываются в противофазе, при этом третий -транзистор 3 управляется по затвору непосредственно от первой управляющей клеммы 14, а первый — с выхода управляющего инвертора, образованного первым резистором

6 и вторым транзистором 2, Чтобы обеспечить быстрое открывание первого транзистора 1 и его большой ток, необходимо быстрое повышение напряжения на его затворе при запирании второго транзистора 2.

Традиционно этот процесс осуществляется только через нагрузочный резистор 6 управляющего инвертора, однако при этом сопротивление этого резистора должно быть низким, что, с свою очередь, обусловливает большое потребление мощности в выключенном состоянии первого транзистора l и, соответственно, включенном втором транзистбре 2. Для устранения этой нежелательной взаимосвязи паралллель1497736 но резистору 6 включен дополняющий транзистор 5, который управляется с выхода дополнительного инвертора, образованного вторым резистором 7 и

5 четвертым транзистором 4. Когда второй транзистор 2 открыт, четвертый транзистор 4 закрыт, дополняющий транзистор 5 также закрыт, так как на его затворе и истоке одинаковый потенциал, равный потенциалу на клемме 11 питания. Резистор 6 имеет большое сопротивление и ток потребления от источника 18 питания мал.

При включении на второй управляю- 15 щей клемме 12 формируется импульс положительной полярности, а на первой управляющей клемме 14 — нулевой или запирающий уровень сигнала в соответствии с типом транзисторов 2 и 3. 20

Управляющий импульс с второй управляющей клеммы 12 дифференцируется и создает на емкости затвор-исток четвертого транзистора 4 напряжение, коI торсе отпирает этот транзистор на 25 определенное время. Это время определяется соотношением величин резисторов 8 и 9 и соотношением величин емкостей конденсатора 10 и эатвористок четвертого транзистора 4. Через 30 определенное время. благодаря наличию четвертого резистора 9 потенциал затвора четвертого транзистора снижается и этот транзистор запирается.

Однако, пока четвертый транзистор

4 временно открыт, отпирается дополняющий транзистор 5, так как напряжение на его затворе падает. Таким образом, параллельно высокоомному резистору 6 включается на время низ- 40 коомная цепь (сток-исток дополняющего транзистора 5), что и обеспечивает быстрый заряд емкости затвор-исток первого транзистора 1 и его включение.

В дальнейшем транзисторы 4 и 5 эапи- 46, раются, а потенциал затвора первого транзистора 1 поддерживается равным напряжению на клемме ll питания благодая первому резистору 6.

Процесс фоРсиРованного Включения первого транзистора 1 происходит с

Составитель В.Лем

Редактор А.Маковская Техред А.Кравчук задержкой после включения второго транзистора 2, что также способствует увеличению скорости заряда и уменьшению потребляемой мощности.

При соответствующем выборе МД(1транзисторов 2-,например с низким пороговым напряжением,управляюшие сигналы,подаваемые на управлян.щие клеммы 12 и 14, могут иметь достаточно малые амплитуды, что по вс .нет использовать в качестве источника 20 управляющих сигналов обычные ТТЛ схемы.

Формула и з о б р е т е н и я

Устройство для управления ключом на МДП-транзисторах, содержащее первый, второй и третий транзисторы, конденсатор и четыре резистора, сток и исток первого транзистора подключены соответственно к клемме питания и выходной клемме затвор и исток третьего транзистора соединены соответственно с первой управляющей клеммой и общей шиной, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью . повьппения быстродействия при одновременном уменьшении потребляемой мощности, в него введены четвертый и дополняющий транзисторы, причем затвор первого, сток второго и сток до-. полняющего транзисторов объединены и подключены через первый резистор к клемме питания, к которой непосредственно подключен исток дополняющего транзистора, а через второй резистор подключены затвор дополняющего и сток четвертого транзисторов, сток третьего транзистора соединен с выходной клеммой, а истоки второго и четвертого транзисторов — с общей шиной, затвор второго транзистора подключен к первой управляющей клемме, затвор четвертого транзистора через последовательно соединенные третий резистор и конденсатор соединен с второй управляющей клеммой, а через четвертый резистор — с общей шиной. ентуев

Корректор И.Горная

Заказ 4456/55 Тираж 884 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðoä, ул. Гагарина,103