RU169424U1 - CASCODE TRANSISTOR KEY - Google Patents
CASCODE TRANSISTOR KEY Download PDFInfo
- Publication number
- RU169424U1 RU169424U1 RU2016133659U RU2016133659U RU169424U1 RU 169424 U1 RU169424 U1 RU 169424U1 RU 2016133659 U RU2016133659 U RU 2016133659U RU 2016133659 U RU2016133659 U RU 2016133659U RU 169424 U1 RU169424 U1 RU 169424U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gate
- zener diode
- transistor
- source
- terminal
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
- H02M1/088—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the simultaneous control of series or parallel connected semiconductor devices
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
- H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/3353—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having at least two simultaneously operating switches on the input side, e.g. "double forward" or "double (switched) flyback" converter
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/10—Modifications for increasing the maximum permissible switched voltage
- H03K17/102—Modifications for increasing the maximum permissible switched voltage in field-effect transistor switches
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
- H03K17/567—Circuits characterised by the use of more than one type of semiconductor device, e.g. BIMOS, composite devices such as IGBT
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/74—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of diodes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к силовой преобразовательной технике, в частности к импульсным источникам питания. Устройство может служить основой обратноходового преобразователя, работающего от повышенного входного напряжения, в частности от промышленной трехфазной сети.Техническим результатом предлагаемого решения является увеличение КПД ключа за счет повышения скорости его включения.Устройство содержит первый транзистор Т1, затвор которого соединен с выходом схемы управления СУ, содержащей фильтрующий конденсатор по питанию С1 и подключенной общим проводом к контакту Х2, исток соединен с контактом Х2, а сток соединен с истоком второго транзистора Т2, затвор которого подключен через резистор R1 и последовательно включенный первый стабилитрон D1 к контакту Х2, между затвором и истоком подключен второй стабилитрон D2, сток соединен через обмотку силового трансформатора с контактом Х1, а также диод D3, подключенный анодом к плюсу питания схемы управления, а катодом - к точке соединения первого стабилитрона D1 и резистора R1. 1 фиг.The utility model relates to power converting technology, in particular to switching power supplies. The device can serve as the basis for a flyback converter operating from an increased input voltage, in particular, from an industrial three-phase network. The technical result of the proposed solution is to increase the efficiency of the key by increasing its turn-on speed. The device contains a first transistor T1, the gate of which is connected to the output of the SU control circuit, containing a filter capacitor for supply C1 and connected by a common wire to terminal X2, the source is connected to terminal X2, and the drain is connected to the source of the second trans torus T2, the gate of which is connected through the resistor R1 and the first zener diode D1 is connected in series to terminal X2, the second zener diode D2 is connected between the gate and the source, the drain is connected through the winding of the power transformer to terminal X1, as well as the diode D3 connected by the anode to the power plus of the control circuit and the cathode to the junction point of the first Zener diode D1 and resistor R1. 1 of FIG.
Description
Предлагаемая полезная модель относится к силовой преобразовательной технике, в частности к импульсным источникам питания. Устройство может служить основой обратноходового преобразователя, работающего от повышенного входного напряжения, в частности от промышленной трехфазной сети.The proposed utility model relates to power converting equipment, in particular to switching power supplies. The device can serve as the basis for a flyback converter operating from an increased input voltage, in particular from an industrial three-phase network.
Прототипом данной полезной модели является схема, предложенная в статье [1], ее русский перевод - в книге [2] - см. приложение 1.The prototype of this utility model is the scheme proposed in the article [1], its Russian translation - in the book [2] - see Appendix 1.
Устройство содержит транзистор QL, затвор которого соединен с выходом схемы управления СС. Схема управления содержит фильтрующий конденсатор по питанию С1 и подключена общим проводом к контакту Х2 (в прототипе схема управления и транзистор физически находятся в одном корпусе микросхемы, что не меняет сути функционирования). Исток транзистора QL соединен с контактом Х2, а его сток соединен с истоком транзистора QH, затвор которого подключен через резистор R2 к контакту Х1, а также через резистор R1 и последовательно соединенный стабилитрон D1 к контакту Х2. Между затвором и истоком подключен стабилитрон D2, а сток соединен через обмотку силового трансформатора с контактом Х1. Применение двух последовательно соединенных транзисторов позволяет вдвое увеличить рабочее напряжение ключа.The device contains a transistor QL, the gate of which is connected to the output of the control circuit CC. The control circuit contains a filter capacitor for power supply C1 and is connected by a common wire to terminal X2 (in the prototype, the control circuit and transistor are physically located in the same housing of the microcircuit, which does not change the essence of functioning). The source of the transistor QL is connected to the contact X2, and its drain is connected to the source of the transistor QH, the gate of which is connected through the resistor R2 to the contact X1, as well as through the resistor R1 and the zener diode D1 connected in series to the contact X2. A Zener diode D2 is connected between the gate and the source, and the drain is connected through the winding of the power transformer to terminal X1. The use of two series-connected transistors allows you to double the operating voltage of the switch.
Высокое постоянное напряжение подключено к контактам Х1 и Х2. При открывании QL потенциал истока QH снижается, через затвор QH течет ток, определяемый емкостью перехода стабилитрона D1, и тем самым открывает QH. Пока QL открыт, через резистор R2 протекает небольшой ток, создающий падение напряжения на стабилитроне D2, которое поддерживает QH в открытом состоянии. При выключении транзистора QL напряжение на его стоке определяется напряжением стабилитрона D1, а весь излишек напряжения падает на транзисторе QH. Стабилитрон D2 ограничивает напряжение на затворе QH на безопасном уровне, а резистор R2 уменьшает высокочастотные колебания на стабилитроне D1 при включении и выключении QH.High DC voltage is connected to terminals X1 and X2. When QL opens, the potential of the source QH decreases, a current flows through the gate QH, which is determined by the junction capacitance of the Zener diode D1, and thereby opens QH. While QL is open, a small current flows through resistor R2, creating a voltage drop across the Zener diode D2, which keeps QH open. When the transistor QL is turned off, the voltage at its drain is determined by the voltage of the Zener diode D1, and all excess voltage drops on the transistor QH. Zener diode D2 limits the voltage at gate QH to a safe level, and resistor R2 reduces high-frequency oscillations at zener diode D1 when turning QH on and off.
Схема имеет существенный недостаток - слишком медленное включение второго транзистора QH, что приводит к большим потерям на переключение и снижению общего КПД схемы. Причиной этого является малый ток перезаряда емкости затвора QH на этапе включения, поскольку ток создается паразитной емкостью стабилитрона D1, а она слишком мала. Подключение дополнительной емкости к стабилитрону не решает проблему в целом, поскольку в этом случае сильно возрастают потери в R1 и QL, которые рассеивают всю энергию перезаряда этой емкости, что также приводит к снижению КПД.The circuit has a significant drawback - switching on the second QH transistor is too slow, which leads to large switching losses and lower overall circuit efficiency. The reason for this is the low overcharge current of the gate capacitance QH at the turn-on stage, since the current is created by the stray capacitance of the Zener diode D1, and it is too small. Connecting an additional capacitance to the zener diode does not solve the problem as a whole, since in this case the losses in R1 and QL increase significantly, which dissipate all the charge energy of this capacitance, which also leads to a decrease in efficiency.
Таким образом, из-за указанного недостатка применение данной схемы ограничено преобразователями малой мощности в единицы ватт, для которых низкий КПД не является критичным фактором.Thus, due to this drawback, the use of this circuit is limited to low power converters in units of watts, for which low efficiency is not a critical factor.
Техническим результатом предлагаемого решения является увеличение КПД ключа за счет повышения скорости включения второго транзистора.The technical result of the proposed solution is to increase the efficiency of the key by increasing the speed of turning on the second transistor.
Для достижения заявленного результата в схеме каскодного транзисторного ключа, содержащего первый транзистор Т1, затвор которого соединен с выходом схемы управления СУ, исток соединен с контактом Х2, а сток соединен с истоком второго транзистора Т2, затвор которого подключен через резистор R2 к контакту Х1, а также через резистор R1 и последовательно включенный первый стабилитрон D1 к контакту Х2, при этом между затвором и истоком подключен второй стабилитрон D2, а сток соединен через обмотку силового трансформатора Тр с контактом Х1, изменена схема подключения затвора второго транзистора. Для этого в схему введен диод D3, подключенный анодом к плюсу питания схемы управления, а катодом - к точке соединения первого стабилитрона D1 и резистора R1, а также исключен резистор R2.To achieve the stated result in the circuit of the cascode transistor switch containing the first transistor T1, the gate of which is connected to the output of the control circuit SU, the source is connected to terminal X2, and the drain is connected to the source of the second transistor T2, the gate of which is connected through resistor R2 to terminal X1, and also through a resistor R1 and a series-connected first zener diode D1 to terminal X2, while a second zener diode D2 is connected between the gate and the source, and the drain is connected through the winding of the power transformer Tr to terminal X1, changed from wiring gate of the second transistor. For this, a diode D3 is introduced into the circuit, connected by the anode to the plus of the control circuit power, and by the cathode to the junction point of the first Zener diode D1 and resistor R1, and the resistor R2 is also excluded.
Данное решение способствует достижению высокой скорости включения второго транзистора Т2, зависящей только от сопротивления резистора R1 и напряжения питания схемы управления и не зависящей от паразитных параметров компонентов схемы, что повышает КПД работы ключа.This solution helps to achieve a high turn-on speed of the second transistor T2, which depends only on the resistance of the resistor R1 and the supply voltage of the control circuit and does not depend on spurious parameters of the circuit components, which increases the efficiency of the key.
Предлагаемое устройство показано на фиг. 1.The proposed device is shown in FIG. one.
Устройство содержит первый транзистор Т1, затвор которого соединен с выходом схемы управления СУ, содержащей фильтрующий конденсатор по питанию С1 и подключенной общим проводом к контакту Х2, исток соединен с контактом Х2, а сток соединен с истоком второго транзистора Т2, затвор которого подключен через резистор R1 и последовательно включенный первый стабилитрон D1 к контакту Х2, между затвором и истоком подключен второй стабилитрон D2, сток соединен через обмотку силового трансформатора Тр с контактом Х1, а также диод D3, подключенный анодом к плюсу питания схемы управления, а катодом - к точке соединения первого стабилитрона D1 и резистора R1.The device contains a first transistor T1, the gate of which is connected to the output of the control circuit of the SU containing a filter capacitor for power C1 and connected by a common wire to terminal X2, the source is connected to terminal X2, and the drain is connected to the source of the second transistor T2, the gate of which is connected through resistor R1 and a series-connected first zener diode D1 to terminal X2, between the gate and the source a second zener diode D2 is connected, the drain is connected through the winding of the power transformer Tr to terminal X1, and also the diode D3 connected by the anode to Luce power control circuit, and the cathode - to the point D1 and the resistor R1 connecting the first zener diode.
Устройство работает следующим образом. Высокое постоянное напряжение подключено к контактам Х1 и Х2. При открывании первого транзистора Т1 потенциал истока второго транзистора Т2 снижается, через затвор второго транзистора течет ток, определяемый емкостью перехода первого стабилитрона D1, и тем самым открывает второй транзистор Т2. При этом ток перезаряда емкости затвора второго транзистора на этапе включения создается не только паразитной емкостью первого стабилитрона D1, но и током, протекающим от источника питания схемы управления по цепи: диод D3, резистор R1, емкость затвора второго транзистора Т2, канал открытого первого транзистора Т1. Фактически, пренебрегая паразитными параметрами элементов, можно считать, что ток перезаряда емкости затвора второго транзистора Т2 на этапе включения определяется только сопротивлением R1 и напряжением питания схемы управления. Это позволяет корректно управлять вторым транзистором Т2 и, таким образом, снимает ограничение на мощность ключа. Пока первый транзистор Т1 открыт, к затвору второго транзистора Т2 через диод D3 приложено напряжение питания схемы управления, которое поддерживает второй транзистор Т2 в открытом состоянии. При выключении первого транзистора Т1 напряжение на его стоке определяется напряжением стабилитрона D1, а весь излишек напряжения падает на втором транзисторе Т2. Второй стабилитрон D2 ограничивает напряжение на затворе второго транзистора Т2 на безопасном уровне, а резистор R2 уменьшает высокочастотные колебания на первом стабилитроне D1 при включении и выключении второго транзистора Т2.The device operates as follows. High DC voltage is connected to terminals X1 and X2. When the first transistor T1 is opened, the source potential of the second transistor T2 decreases, a current determined by the junction capacitance of the first Zener diode D1 flows through the gate of the second transistor, and thereby opens the second transistor T2. In this case, the current of the gate capacitance of the second transistor at the turn-on stage is created not only by the parasitic capacitance of the first Zener diode D1, but also by the current flowing from the control circuit power supply: diode D3, resistor R1, gate capacitance of the second transistor T2, channel of the open first transistor T1 . In fact, neglecting the parasitic parameters of the elements, we can assume that the gate overcharge current of the gate of the second transistor T2 at the turn-on stage is determined only by the resistance R1 and the supply voltage of the control circuit. This allows you to correctly control the second transistor T2 and, thus, removes the limitation on the power of the key. While the first transistor T1 is open, a supply voltage to the control circuit is applied to the gate of the second transistor T2 through the diode D3, which keeps the second transistor T2 open. When the first transistor T1 is turned off, the voltage at its drain is determined by the voltage of the Zener diode D1, and all excess voltage drops on the second transistor T2. The second Zener diode D2 limits the voltage at the gate of the second transistor T2 at a safe level, and the resistor R2 reduces high-frequency oscillations at the first Zener diode D1 when turning on and off the second transistor T2.
Таким образом, достигается заявленный технический результат. Кроме того, благодаря достигнутому техническому результату, предлагаемая полезная модель имеет следующие преимущества по отношению к прототипу:Thus, the claimed technical result is achieved. In addition, due to the achieved technical result, the proposed utility model has the following advantages with respect to the prototype:
1) мощность преобразователей, построенных на основе данного ключа, может составлять десятки ватт против единиц ватт у прототипа,1) the power of converters built on the basis of this key can be tens of watts against units of watts of the prototype,
2) отсутствует высоковольтный резистор R2, состоящий из нескольких обычных резисторов, что существенно экономит место на печатной плате.2) there is no high-voltage resistor R2, consisting of several conventional resistors, which significantly saves space on the printed circuit board.
Литература:Literature:
[1] "Designing Wide Range Power Supplies for Three Phase Industrial Applications" Rahul Joshi, Power Integrations, 2006[1] "Designing Wide Range Power Supplies for Three Phase Industrial Applications" Rahul Joshi, Power Integrations, 2006
[2] "Разработка источника питания широким диапазоном входного напряжения для промышленной трехфазной сети" ЭЛЕКТРОННЫЕ КОМПОНЕНТЫ №6 2008 стр. 57.[2] "Development of a power source for a wide input voltage range for an industrial three-phase network" ELECTRONIC COMPONENTS No. 6 2008 p. 57.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016133659U RU169424U1 (en) | 2016-08-16 | 2016-08-16 | CASCODE TRANSISTOR KEY |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016133659U RU169424U1 (en) | 2016-08-16 | 2016-08-16 | CASCODE TRANSISTOR KEY |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU169424U1 true RU169424U1 (en) | 2017-03-16 |
Family
ID=58450130
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016133659U RU169424U1 (en) | 2016-08-16 | 2016-08-16 | CASCODE TRANSISTOR KEY |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU169424U1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2268545C2 (en) * | 2003-08-22 | 2006-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Кварта-2000" | Semiconductor key device |
RU74533U1 (en) * | 2008-03-21 | 2008-06-27 | Открытое Акционерное Общество Научно-Производственное Объединение "Энергомодуль" (Оао Нпо "Энергомодуль") | KEY SEMICONDUCTOR DEVICE |
RU2340082C1 (en) * | 2007-11-09 | 2008-11-27 | Сергей Константинович Воробьев | Key cascode dc voltage multiplier high-voltage kcdcvmhv |
US20140118057A1 (en) * | 2012-01-31 | 2014-05-01 | Infineon Technologies Austria Ag | Half Bridge Flyback and Forward |
EP2881989A1 (en) * | 2013-12-09 | 2015-06-10 | International Rectifier Corporation | Composite power device with ESD protection clamp |
-
2016
- 2016-08-16 RU RU2016133659U patent/RU169424U1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2268545C2 (en) * | 2003-08-22 | 2006-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Кварта-2000" | Semiconductor key device |
RU2340082C1 (en) * | 2007-11-09 | 2008-11-27 | Сергей Константинович Воробьев | Key cascode dc voltage multiplier high-voltage kcdcvmhv |
RU74533U1 (en) * | 2008-03-21 | 2008-06-27 | Открытое Акционерное Общество Научно-Производственное Объединение "Энергомодуль" (Оао Нпо "Энергомодуль") | KEY SEMICONDUCTOR DEVICE |
US20140118057A1 (en) * | 2012-01-31 | 2014-05-01 | Infineon Technologies Austria Ag | Half Bridge Flyback and Forward |
EP2881989A1 (en) * | 2013-12-09 | 2015-06-10 | International Rectifier Corporation | Composite power device with ESD protection clamp |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2018006769A1 (en) | Hysteresis power supply circuit | |
CN110311562A (en) | A kind of DC-DC converter | |
CN106992670A (en) | Adaptive ON time for PFM mode boost type DC DC converters controls circuit | |
US20200067412A1 (en) | Stacked dc-dc converter | |
Gao et al. | A hybrid LED driver with improved efficiency | |
CN109194126B (en) | Power supply switching circuit | |
CN115208184A (en) | Flyback power converter and switching capacitor conversion circuit therein | |
US9762118B2 (en) | Lossless snubber circuit and operation method thereof | |
CN210640870U (en) | Driving circuit | |
RU169424U1 (en) | CASCODE TRANSISTOR KEY | |
CN107947580A (en) | Four switch buck boost converters and its digital control method | |
Li et al. | Fixed‐frequency adaptive off‐time controlled buck current regulator with excellent pulse‐width modulation and analogue dimming for light‐emitting diode driving applications | |
Alagab et al. | Comparison of Single-stage and Multi-stage Marx DC-DC converters for HVDC application | |
Garcia et al. | High-frequency modulated secondary-side self-powered isolated gate driver for full range PWM operation of SiC power MOSFETs | |
TW202015323A (en) | Dc-dc converter with step-up/down ability | |
Qu et al. | A 2.8-MHz 96.1%-peak-efficiency 1.4-μs-settling-time fully soft-switched LED driver with 0.08–1 dimming range | |
CN109412436A (en) | A kind of synchronous rectification control chip and circuit | |
Garcia et al. | Impulse transformer based secondary-side self-powered gate-driver for wide-range PWM operation of SiC power MOSFETs | |
CN204464968U (en) | Based on the current foldback circuit of thick-film technique, switching power circuit and electronic equipment | |
CN117501601A (en) | Switching power supply circuit and electronic device | |
CN204559392U (en) | The booster driving circuit of comprehensive wiring system current feedback | |
RU2307441C1 (en) | Method for reducing dynamic losses in electric energy transformers | |
TWI696349B (en) | High voltage gain step-up converter | |
CN209072364U (en) | A kind of synchronous rectification control chip and circuit | |
CN104779791A (en) | Boosting driving circuit for comprehensive wiring system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20170817 |
|
NF9K | Utility model reinstated |
Effective date: 20180521 |
|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20190817 |