CS233796B1

CS233796B1 - The excitation circuit of the MOS s da Ivámdcýítt is separated

Info

Publication number: CS233796B1
Application number: CS838297A
Authority: CS
Inventors: Petr Parkan; Zdenek Patak
Original assignee: Petr Parkan; Zdenek Patak
Priority date: 1983-11-10
Filing date: 1983-11-10
Publication date: 1985-03-14
Also published as: CS829783A1

Abstract

torů typU KOS pracujících ve spínecím PéŽlUÚe BUdicí ábvdd zájiSÍUje Ážiiváhicky odděláni rychlá HŘbití a vybití vstupní kapacity tJránáietoru SOS, je dosaženo jeho rychlého. sephUtí i rpzepnutí. K tomu je použito tránfeforttátoru budiče a vybíjecího tranzietóríí. , Budicí obvod podle vynálezu je možno použít k ovlédáhí tranzistorů MOS při požadavku na galvanická oddělení, například u impulsně regulovaných napájecích zdrojů.The exciter circuit of the KOS type operating in the switching mode ensures the rapid charging and discharging of the input capacitance of the SOS transistor, its rapid switching and switching is achieved. For this purpose, an exciter transformer and a discharge transistor are used. The exciter circuit according to the invention can be used to control MOS transistors when galvanic isolation is required, for example, in pulse-regulated power supplies.

Description

Vynález se týká budicího obvodu tranzistoru MOS s galvanickým oddělením, pro ovládání tranzistorů typu MOS pracujících ve spínacím režimu.The invention relates to an excitation circuit of an MOS transistor with galvanic isolation for controlling MOS transistors operating in a switching mode.

Výkonové tranzistory typu MOS mají řadu výhod oproti bipolárním výkonovým tranzistorům. Jsou řízeny napětím, mají velký vstupní odpor, krátké spínací a rozpineci Sasy bez doby saturace. Nemají oblast druhého průrazu a je možno je řadit bez problémů a omezení paralelně. Určitou nevýhodou těchto tranzistorů je jejich velká vstupní kapacita, která se pohybuje v rozsahu od jednotek do desítek nanofaradů. Proto při požadavku na strmé náběžné a sestupné hrany spínače je třeba při buzení zajistit rychlé nabíjení a vybíjení této vstupní kapacity.MOS power transistors have a number of advantages over bipolar power transistors. They are voltage-controlled, have a large input resistance, short switching and sasa expansion without saturation time. They do not have a second breakthrough area and can be aligned without problems and limitations in parallel. A certain disadvantage of these transistors is their large input capacity, which ranges from units to tens of nanofarads. Therefore, when steep leading and falling edges of the switch are required, this input capacity must be quickly charged and discharged during excitation.

Známé budicí obvody tranzistorů MOS bez galvanického oddělení, které zajiSlují krátké spínací a rozpínací časy, jsou řečeny obvykle pomoci dvou tranzistorů typu PNP a NPN zapojených jako komplementární emitorový sledovač, případně pomocí emitorového sledovače a řízeného spínače. Budicí obvody s galvanickým oddělením používají budicí transformátor, v jehož primární části je vlastní budicí tranzistor a v sekundární části spojené galvanicky se vstupem tranzistoru MOS je obvod zajištující vybíjení vstupní kapacity tranzistoru MOS. Tyto vybíjecí obvody složené obvykle z dvou spínacích tranzistorů a dalších prvků využívají ke své činnosti energie nahromaděné ve vstupní kapacitě tranzistoru MOS. Kromě poměrné složitosti těchto obvodů je nevýhodou i jejich omezené činnost při poklesu napětí vybíjené vstupní kapacity tranzistoru MOS.Known excitation circuits of MOS transistors without galvanic isolation, which provide short switching and breaking times, are usually said by two PNP and NPN transistors connected as a complementary emitter follower, optionally by an emitter follower and a controlled switch. The excitation circuits with galvanic isolation use an excitation transformer, in the primary part of which is its own excitation transistor and in the secondary part is galvanically connected to the input of the MOS transistor, the circuit ensuring discharge of the input capacity of the MOS transistor. These discharge circuits, usually composed of two switching transistors and other elements, utilize the energy accumulated in the input capacity of the MOS transistor to operate. In addition to the relative complexity of these circuits, the disadvantage is their limited operation at the voltage drop of the discharged input capacity of the MOS transistor.

Tyto nevýhody odstraňuje budicí obvod tranzistoru MOS s galvanickým oddělením podle vynálezu, v němž výstup ovládacího obvodu je spojen s bází budicího tranzistoru NPN, jehož emitor je spojen s druhým vývodem prvního napájecího zdroje, jehož první vývod je spojen se začátkem primárního vinutí transformátoru budiče a s anodou Zenerovy diody, jejíž katoda je spojena s katodou upínací diody, jejíž anoda je spojena s koncem primárního vinutí transformátoru budiče a s kolektorem budicího tranzistoru NPN, kde emitor druhého napájecího zdroje, jehož první vývod je spojen s prvním vývodem spínané zátěže, jejíž druhý vývod je spojen s kolektorem spínacího tranzistoru MOS, jehož řídicí elektroda je spojena s prvním vývodem druhého odporu, jehož podstatou je, že začátek sekundárního vinutí transformátoru budiče je spojen s anodou budicí diody, s anodou urychlovací diody a e prvním vývodem prvního odporu, jehož druhý vývod je spojen s katodou urychlovací diody, b katodou ochranné diody a s bází vybíjecího tranzistoru PNP, jehož emitor je spojen s katodou budicí diody a a řídicí elektrodou spínacího tranzistoru MOS, přičemž konec sekundárního vinutí transformátoru budiče'je spojen s anodou ochranné diody, s kolektorem vybíjecího tranzistoru PNP a s smitorem spínacího tranzistoru MOS.These disadvantages are overcome by the galvanic isolation MOS drive circuit of the present invention, wherein the output of the control circuit is coupled to the base of the NPN drive transistor, the emitter of which is connected to the second terminal of the first power supply. Zener diodes, the cathode of which is coupled to the cathode of the clamping diode, the anode of which is connected to the end of the primary winding of the exciter transformer and the collector of the excitation transistor NPN, the emitter of the second power supply having a first terminal connected to a first terminal of a switched load; with a MOS switching transistor collector whose control electrode is connected to a first terminal of a second resistor, the nature of which is that the start of the secondary winding of the exciter transformer is connected to the anode of the driver diode, the anode of the acceleration diode; The lead is connected to the cathode of the acceleration diode, b of the cathode of the diode, and the base of the discharge transistor PNP, the emitter of which is connected to the cathode of the drive diode and the control electrode of the MOS switch transistor. PNP discharge transistor and MOS switching transistor.

Obvod podle vynálezu řeší jednoduchým způsobem rychlé zavírání i otvírání výkonového spínacího tranzistoru MOS, přičemž se při jeho zavírání využívá aktivně demagnetizační energie jádra transformátoru budiče. Přitom je zajištěno galvanické oddělení mezi ovládací a výkonovou částí spínače.The circuit according to the invention solves in a simple manner the fast closing and opening of the power switching transistor MOS, in which it actively uses the demagnetizing energy of the exciter transformer core. This ensures galvanic separation between the control and power part of the switch.

Princip vynálezu bude popsán pomocí výkresu, kde je schéma zapojení budicího obvodu tranzistoru MOS podle vynálektt. Výstup 101 ovládacího obvodu 1 je spojen s bází budicího tranzistoru £ NPN, jehož emitor je spojen s druhým vývodem 142 prvního napájecího zdroje 14. jehož první vývod 141 je spojen se začátkem primárního vinutí transformátoru £ budiče a s anodou Zenerovy diody 3, jejíž katoda je spojena s katodou upínací diody £, jejíž anoda je spojena s koncem primárního vinutí transformátoru £ budiče a s kolektorem budicího tranzistoru £ NPN.The principle of the invention will be described with reference to the drawing where the circuit diagram of the driving circuit of the MOS transistor according to the invention is shown. The output 101 of the control circuit 1 is connected to the base of the excitation transistor NPN, the emitter of which is connected to the second terminal 142 of the first power supply 14, the first terminal 141 of which is connected to the start of the primary winding of the driver transformer 6 and to the anode of the Zener diode 3 whose cathode is connected with a cathode of a clamping diode 6, the anode of which is connected to the end of the primary winding of the exciter transformer 6 and to the collector of the excitation transistor 6 NPN.

Qnitor spínacího tranzistoru 12 MOS je spojen s druhým vývodem druhého odporu 11 a s druhým vývodem 152 druhého napájecího zdroje 15, jehož první vývod 151 je spojen s prvním “vývodem 131 spínané zátěže 13. Její druhý vývod l32 je spojen s kolektorem spínacího tranzistoru J£ MOS, jehož řídicí elektroda je spojena s prvním vývodem druhého odporu 11. Začátek sekundárního vinutí transformátoru 3 budiče je spojen s anodou budicí diody £, s ano3 dou urychlovací diody 6 a 3 prvním vývodem prvního odporu 2, jehož druhý vývod je spojen s katodou urychlovací diody £, s katodou ochranné diody g a s bází vybíjecího tranzistoru 10 PNP. Jeho emitor je spojen s katodou budící diody 2 a s řídicí elektrodou spínacího tranzistoru 12 MOS, přičemž konec sekundárního vinutí transformátoru 2 budiče je spojen s anodou ochranné diody 8, s kolektorem vybíjecího tranzistoru 10 PNP a s emitorem spínacího tranzistoru 12 MOS.The transistor 12 of the MOS is connected to the second terminal of the second resistor 11 and the second terminal 152 of the second power supply 15, the first terminal 151 of which is connected to the first terminal 131 of the switched load 13. The start of the secondary winding of the exciter transformer 3 is connected to the anode of the driving diode 6, with the accelerator diode 6 and 3 through the first terminal of the first resistor 2, the second terminal of which is connected to the cathode of the acceleration diode. 6, with a cathode of a protective diode gas base discharge transistor 10 PNP. Its emitter is connected to the cathode of the drive diode 2 and the control electrode of the MOS switching transistor 12, the end of the secondary winding of the exciter transformer 2 being connected to the anode of the protective diode 8, the collector of the discharge transistor 10 PNP and the emitter of the MOS switching transistor.

Ovládací obvod J. vytváří vhodné impulsy pro spínání budicího tranzistoru £ KPN.The control circuit 11 generates suitable pulses for switching the excitation transistor 6 KPN.

V době sepnutí tohoto tranzistoru se vytvoří na sekundárním vinutí transformátoru 2 budiče kladný impuls, který přes otevřenou budicí diodu 2 sepne spínací tranzistor 12 MOS. V té době je vybíjecí tranzistor 10 PNP zavřen přes urychlovací diodu g.At the time of switching this transistor, a positive pulse is generated on the secondary winding of the exciter transformer 2, which switches the switching transistor 12 MOS via the open excitation diode 2. At that time, the PNP discharge transistor 10 is closed via the acceleration diode g.

V okamžiku zavření budicího tranzistoru 2 NPN dojde k demagnetizaci jádra a prostřednictvím energie naakumulované v jádře transformátoru 2 budiče k vytvořeni záporného impulsu * na jeho sekundárním vinutí. Velikost překmitu je omezena pomocí Zenerovy diody i přes nyní otevřenou upínací diodu í. V.této době je budicí dioda 2 zavřena a záporný impuls ne sekundérním vinutí transformátoru 2 budiče je přes první odpor 2 přiveden na bázi vybíjecího tranzistoru 10 PNP. Jeho otevřeni způsobí rychlé vybití vstupní kapacity spínacího tranzistoru \2 MOS a tím i jeho rychlé zavření. Ochranná dioda § zabraňuje přechodu vybíjecího tranzistoru 10 PNP do spínacího režimu. Druhý odpor 11 snižuje vatupní impedanci spínacího tranzistoru 12 MOS.At the moment the NPN excitation transistor 2 closes, the core is demagnetized and a negative pulse * is generated on its secondary winding by the energy accumulated in the core of the exciter transformer 2. The amount of overshoot is limited by the Zener diode despite the now open clamping diode 1. At this time, the drive diode 2 is closed and the negative pulse on the secondary winding of the exciter transformer 2 is applied via the first resistor 2 based on the discharge transistor 10 PNP. Opening it will cause the input capacitance of the MOS switching transistor 12 to quickly discharge and thus close it quickly. The protective diode zab prevents the PNP discharge transistor 10 from switching to the switching mode. The second resistor 11 decreases the input impedance of the MOS switching transistor 12.

Funkce obvodu se nezmění, je-li místo budicího tranzistoru 2 NPN použito tranzistoru PNP po příslušném obráceni polarity Zenerovy diody 3. a upínací diody J, v změně polarity prvního napájecího zdroje 14 a primárního vinuti transformátoru 2 budiče.The function of the circuit will not change if a PNP transistor is used instead of the NPN excitation transistor 2 after the polarity reversal of the Zener diode 3 and the clamping diode J respectively is reversed in the polarity of the first power supply 14 and the primary winding of the exciter transformer 2.

Obvod podle vynálezu je vhodný pro rychlé ovládání tranzistorů typu MOS ve spínacím režimu, například u impulsně regulovaných napájecích zdrojů, kde je důležitá podmínka galvanického oddělení mezi primární a sekundární stranou zdroje. Při řazení většího počtu spínacích tranzistorů paralelně je dosaženo krátké doby jejich zavření, čímž se i v okamžiku sepnutí a rozepnutí udržuje rovnoměrné rozdělení proudů na jednotlivé tranzistory.The circuit according to the invention is suitable for fast control of MOS-type transistors in the switching mode, for example in pulse-regulated power supplies, where galvanic separation between the primary and secondary sides of the power supply is important. When shifting multiple switching transistors in parallel, a short closing time is achieved, which maintains an even distribution of currents to individual transistors even at the moment of switching on and off.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

MOS excitation circuit with galvanic isolation, wherein the output of the control circuit is coupled to the base of the NPN excitation transistor, the emitter of which is connected to the second terminal of the first power supply, the first terminal of brightness being connected to the start of the primary winding of the exciter transformer; the cathode is connected to the cathode of the clamping diode, the anode of which is connected to the end of the primary winding of the exciter transformer and the collector of the excitation transistor NPN, where the emitter of the MOS is connected to the second terminal> a first terminal of a switched load, the second terminal of which is connected to a collector of a switching transistor MOS, the control electrode of which is connected to the first terminal of a second resistor, characterized in that the start of the secondary winding of the exciter transformer (5) is connected to the anode of the driver diode (9) anode accelerated and a first terminal of a first resistor (7), the second terminal of which is connected to the cathode of the acceleration diode (6), the cathode of the protective diode (8), and the base of the PNP discharge transistor (10). the end of the secondary winding of the exciter transformer (5) is connected to the anode of the protective diode (8), the collector of the discharge transistor (10) of the PNP, and the emitter of the switching transistor (12) of the MOS. .