Полевой транзисторный ключ

 

изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для динамической коммутации различного рода . нагрузок, например индуктивных. Цель изобретения - повышение надежности. Поле вой транзисторный ключ позволяет исключить влияние емкости сток-затвор силового транзистора .1, которая может существенно затянуть фронт увеличения напряжения сток-исток или спад тока при запирании силового транзистора 1. Это осуществляется путем шунтирования входа (затвор-исток ) транзистора 1 шунтирующим транзистором 3, который включается током заряда демпфирующего конденсатора 7 через демпфирующий диод 4 во время увеличения напряжения сток-исток. Емкостью конденсатора 5 можно регулировать длительность кратковременного импульса тока транзистора 3. После установления напряжения сток-исток транзистора 1 ток через конденсатор 7 прекращается, чем повышается энергетическая эффективность схемы. Транзистор 3 может быть как биполярным, так и полевым. Если требуется постоянное включенное состояние транзистора 3 на этапе запертого состояния транзистора 1, то параллельно конденсатору 7 можно установить резистор. После открывания транзистора 1 конденсатор 7 разряжается на его стокоистоковый переход, при этом обратное напряжение на базе транзистора 3 ограничивается диодом 8.1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 03 К 17/68 7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

° ПЮВИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4790508/21 (22) 09.02.90 (46) 23.07.92. Бюл, № 27 (75) Б. С, Сергеев (56) Окснер Э. С, Мощные полевые транзисторы и их применение./ Пер. с англ. — М,:

Радио и связь, 1985, с. 204, рис, 8,6.

Авторское свидетельство СССР

¹ 11663333448866, кл. Н 03 К 17/04, 1989. (54) ПОЛЕВОЙ ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛЮЧ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для динамической коммутации различного рода нагрузок, например индуктивных, Цель изобретения — повышение надежности. Полевой транзисторный ключ позволяет исключить влияние емкости сток-затвор силового транзистора 1, которая может существенно затянуть фронт увеличения напряжения сток-исток или спад тока при запирании силового транзистора 1, Это осу„„5U„„1750050 А1 ществляется путем шунтирования входа (затвор-исток) транзистора 1 шунтирующим транзистором 3, который включается током заряда демпфирующего конденсатора 7 через демпфирующий диод 4 Во время увеличения напряжения сток-исток, Емкостью конденсатора 5 можно регулировать длительность кратковременного импульса тока транзистора 3. После установления напряжения сток-исток транзистора 1 ток через конденсатор 7 прекращается, чем повышается энергетическая эффективность схемы, Транзистор 3 может быть как биполярным, так и полевым. Если требуется постоянное включенное состояние транзистора 3 на этапе запертого. состояния транзистора I, то параллельно конденсатору 7 можно установить резистор. После открывания транзистора 1 конденсатор 7 разряжается на его стокоистоковый переход, при этом обратное напряжение на базе транзистора 3 ограничивается диодом 8.1 ил, 1750050

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для динамической коммутации индуктивных нагрузок, например в источниках вторичного электропитанил или в устройствах электропривода.

Известны полевые транзисторные ключи, содержащие МДП-транзистор, в стокоистоковую цепь которого включена нагрузка. Управление ключевым МДП транзистором выполняется прямоугольными им-. пульсами, а формирование процессов

: включения и--выключения осуществляется резистивно-конденсаторной форсирующей цепочкой. Этот ключ прост, однако не обеспечивает достаточного быстродействия, в первую очередь из-за того, что на процесс выключения МДП-транзистора существенное влияние оказывает емкость сток-затвор, которая приводит к увеличению длительности спада тока стока, а иногда и к повторному, ложному включению транзистора.

Известны также транзисторные полевые ключи, в которых параллельно стоку и истоку транзистора включена диодно-конденсаторная цепь, служащая для приведе: ния траектории движения рабочей точки к нбрмированной или длл демпфирования импульса коллекторного перенапряжения, . возникающего от индуктивности рассеяния нагрузки, в частности силового трансформа тора импульсного преобразователя источника вторичного злектропйтания (ИВЭП).

Такие цепи используются не только в биполярных транзисторных клячах, но и в полевых — когда первичное напряжение велико, а коммутируемые токи значительны.

Известны также полевые транзисторные ключи, у которых для увеличения быстродействия при выключении параллельно затвору и истоку ключевого МДП-транзистора включен биполярный шунтирующий транзистор, открывающийся в момент формирования фронта увеличения напряжения сток-исток.

Данная схема обладает максимальным быстродействием, однако довольно сложна и требует. использования довольно большого количества транзисторов. Кроме того, введение последовательных элементов в цепь затвора МДП-транзистора может ухудшить быстродействие полевого транзисторного ключа.

Цель изобретения — повышение надежности работы полевого транзисторного ключа, достигаемое эа счет увеличения быстродействил и упрощения схемы.

Укаэанная цель достигаетсл тем, что в полевой транзисторный ключ, содержащий параллельный шунтирующий биполярный транзистор и диодно-конденсаторную цепь введен, второй диод, анод которого соединен со стоком ключевого МДП-транзистора, а катод — с первой обкладкой конденсатора, 5 вторая обкладка которого соединена с базой шунтирующего транзистора.

На чертеже приведена схема полевого транзисторного ключа.

Она содержит ключевой МДП-транэи10 стор 1, стоком и истоком включенный между силовым и общим выводами ключа и нагрузкой 2. Параллельно затвору и истоку транзистора 1 включен транзистор 3 коллектором и эмиттером соответственно. Между базой

15 и эмиттером транзистора 3 катодом и анодом включен первый диод 4. Между базой транзистора 3 и стоком МДП-транзистора 1 включены последовательно соединенные первый 5 и второй 6 резисторы, а к общей

20 точке соединения подключена первая обкладка конденсатора 4 и катод второго 8 диода,.анодом соединенного со стоком

МДП-трайзистора 1, Вторая обкладка конденсатора 7 подключена к базе транзистора

25 3.

Полевой транзисторный ключ работает следующим образом, В исходном запертом состоянии МДПтранзистора 1 транзистор 3 открь>т, так кэк

30 в его базу протекает ток через резисторы 5 и 6 от высокого уровня напряжения на стоке транзистора 1, Открытым состоянием транзистора 3 шунтируется вход МДП-транзистора 1, обеспечивая нулевое напряжение

35 íà его затворе.

При открытом состоянии МДП-транзистора 1, когда напряжение на его стоке до,статочно мало, транзистор 3 заперт.

Рассмотрим этап времени запирания

40 МДП-транзистора 1. Когда íà его затвор .приходит запирающий импульс от источника Еу»>>, он перезаряжает емкость затвор-исток и далее МДП-транзистор 1 начинае1 запираться. Напряжение на его стоке начи45 нает увеличиваться. Это обусловливает заряд конденсатора 7 через диод 8; Появление этого тока вызывает форсированное открывание транзистора 3, чем шунтируется вход

МДП-тр:нзистора 1. Сопротивление в его

50 цепи затвор-исток становится малым. Тогда заряд значительной емкости сток-затвор

МДП-транзистора i не приводит к появлению открывающего напряжения затвор-исток. На всем этапе увеличения напряжения

55 сток-исток МДП-транзистора 1 в цепи его затвора обеспечиваешься достаточно малое сопротивление. Выбором типа транзистора

3, обладаю щего малым сопротивлением насыщения, можно достичь полного исключения негативного влияния емкости

1750050

Составитель Б.Сергеев

Редактор С.Патрушева Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Э.Лончакова

Заказ 2604, Тираж, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 сток-затвор, Длительность открытого состояния транзистора 3 определяется наличием или отсутствием тока заряда демпфирующей цепи 7. 8. Ток в этой цепи существует до тех пор, пока имеется увеличение напря- 5 жение на стоке МДП-транзистора 1. По окончании формирования фронта этого напряжения, когда прекращается ток заряда конденсатора 7, заканчивается и ток базы транзистора 3, вызывая его запирание, 10

После того как МДП-транзистор 1 запрется, конденсатор 7 заряжается до амплитудного значения напряжения. его разряд происходит после открывания МДП- 15 транзистора 1 на резистор 6, величина сопротивления которого определяет ток разряда, а следовательно, и дополнительный ток, протекающий по открытому МДП транзистору 1, и его длительность. 20 .. Таким образом, в предлагаемой схеме обеспечивается достаточно эффективное шунтирование цепи затвора МДП-транзистора 1 на.этапе существования увеличения напряжения сток-исток. Форсированное от- 25 крывание транзистора 3 обеспечивается на всем этапе существования фронта напряжейия сток-исток. Управление транзистором 3 осуществляется достаточно просто без применения специальных транзисторных уп- 30 равляющих схем. B последовательной цепи перезаряда емкости затвор-исток МДПтранзистора отсутствуют какие-либо элементы.

Следовательно, использование предлагаемой схемы повышает надежность работы полевого транзисторного ключа как за счет упрощения ее, так и за счет повышения быстродействия, так как при этом снижаются коммутационные потери в МДП-транзисторе, В качестве транзистора 3 может быть использован не только биполярный. но и маломощный МДП-транзистор, Формула изобретения

Полевой транзисторный ключ, содержащий ключевой МДП-транзистор, включенный между силовым и общим выводами ключа, параллельно затвору и истоку МДПтранзистора включен транзистор, к базе которого подключен катод первого диода, анод которого соединен с общей шиной, коллектор транзистора соединен с шиной управления, между базой транзистора и стоком МДП-транзистора включены последовательно соединенные первый и второй резисторы, к точке соединения которых.подключена первая обкладка конденсатора, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности, введен второй диод. анод которого соединен со стоком МДП-транзистора, а катод — с первой обкладкой конденсатора; вторая обкладка которого соединена с базой транзистора.