RU2257668C1

RU2257668C1 - Force key on mis-transistor

Info

Publication number: RU2257668C1
Application number: RU2004102927/09A
Authority: RU
Inventors: М.И. Соколов (RU); М.И. Соколов; П.В. Михеев (RU); П.В. Михеев; В.Н. Руденко (RU); В.Н. Руденко
Priority date: 2004-02-02
Filing date: 2004-02-02
Publication date: 2005-07-27

Abstract

FIELD: electric engineering.

SUBSTANCE: transformer 5 is made with additional branches 13, 14 forming two additional windings relatively to edge outputs, while each branch 13 and 14 through resistor 11 and 12 is connected to transistor base 1 and 2, emitter of which is connected to edge output 8 and 9 of same additional winding. Collector-emitter links of transistor 1 and 2 are linked by diodes 3 and 4 in locking direction. Collector of transistor 1 is connected to latch, and collector 2 - to source of MIS transistor.

EFFECT: higher reliability, higher efficiency.

1 dwg

Description

Изобретение относится к импульсной технике и может быть применено в различных бесконтактных коммутационных устройствах.The invention relates to a pulse technique and can be applied in various contactless switching devices.

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).A known power switch containing an isolation transformer, two complementary bipolar transistors, capacitors, resistors and diodes (High-frequency converters on high-power MOS transistors / B.V. Kabelev - ETvA, 1984, issue 15, p. 27, Fig. 5).

Однако этот ключ не позволяет коммутировать длительные импульсы.However, this switch does not allow switching long pulses.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является силовой ключ на МДП-транзисторе, содержащий трансформатор, транзисторы, резисторы и диоды, у двух транзисторов одинаковой проводимости, между базами включен резистор, переходы база-эмиттер зашунтированы резисторами, а переходы коллектор-эмиттер - диодами, включенными в запирающим направлении, эмиттеры подключены к вторичной обмотке трансформатора, а коллекторы - к переходу затвор-исток МДП-транзистора (патент РФ №2152127, Н 03 К 17/567), который выбран в качестве прототипа.The closest to the proposed technical essence is the power switch on the MOS transistor, containing a transformer, transistors, resistors and diodes, for two transistors of the same conductivity, a resistor is connected between the bases, the base-emitter junctions are shunted by the resistors, and the collector-emitter junctions are diodes, included in the locking direction, the emitters are connected to the secondary winding of the transformer, and the collectors are connected to the gate-source junction of the MOS transistor (RF patent No. 2152127, N 03 K 17/567), which is selected as a prototype.

Целью изобретения является повышение надежности и КПД.The aim of the invention is to increase reliability and efficiency.

Поставленная цель достигается тем, что вторичная обмотка трансформатора выполнена с отводами, образующими две дополнительные обмотки относительно крайних выводов, причем каждый отвод, ближний к крайнему выводу вторичной обмотки трансформатора, подключен к второму выводу базового резистора того транзистора, эмиттер которого соединен с этим крайним выводом вторичной обмотки трансформатора.This goal is achieved in that the secondary winding of the transformer is made with taps forming two additional windings relative to the extreme leads, with each tap closest to the extreme terminal of the secondary winding of the transformer connected to the second terminal of the base resistor of the transistor whose emitter is connected to this extreme terminal of the secondary transformer windings.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема силового ключа на МДП-транзисторе.The drawing shows a circuit diagram of a power switch on an MOS transistor.

Силовой ключ на МДП-транзисторе содержит транзисторы 1 и 2 одинаковой проводимости, коллекторно-эмиттерные переходы которых зашунтированы диодами 3 и 4 в запирающим направлении, трансформатор 5 с первичной обмоткой 6 и вторичной обмоткой 7, крайние выводы 8 и 9 которой подключены к эмиттерам транзисторов 1 и 2, коллекторы которых подключены к переходу затвор-исток МДП-транзистора 10, базовые резисторы 11 и 12, первые выводы которых подключены к базам транзисторов 1 и 2, вторичная обмотка 7 трансформатора 5 выполнена с отводами 13 и 14, образующими две дополнительные обмотки 8-13 и 14-9 относительно крайних выводов 8 и 9, каждый отвод, ближний к крайнему выводу вторичной обмотки 7 трансформатора 5, подключен к второму выводу базового резистора того транзистора, эмиттер которого соединен с этим крайним выводом вторичной обмотки 7 трансформатора 5.The power switch on the MOS transistor contains transistors 1 and 2 of the same conductivity, the collector-emitter junctions of which are shunted by diodes 3 and 4 in the locking direction, a transformer 5 with a primary winding 6 and a secondary winding 7, the terminal pins 8 and 9 of which are connected to the emitters of transistors 1 and 2, the collectors of which are connected to the gate-source junction of the MOS transistor 10, the base resistors 11 and 12, the first conclusions of which are connected to the bases of transistors 1 and 2, the secondary winding 7 of the transformer 5 is made with taps 13 and 14, forming two additional windings 8-13 and 14-9 relative to the extreme terminals 8 and 9, each tap closest to the extreme terminal of the secondary winding 7 of the transformer 5 is connected to the second terminal of the base resistor of the transistor whose emitter is connected to this extreme terminal of the secondary winding 7 of the transformer 5 .

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При подаче на вход устройства на первичную обмотку 6 трансформатора 5 коротких положительных импульсов с большой скважностью на вторичной обмотке 7 трансформатора 5 также появляются короткие импульсы с большой скважностью, небольшое отрицательное напряжение, присутствующее между короткими положительными импульсами мало, и им можно пренебречь.When short positive pulses with high duty cycle are applied to the primary winding 6 of transformer 5 at the input of the device, short pulses with high duty cycle also appear on the secondary winding 7 of transformer 5, the small negative voltage present between the short positive pulses is small and can be neglected.

Положительный потенциал с крайнего вывода 8 обмотки 7 трансформатора 5 через диод 3 поступает на затвор МДП-транзистора 10, транзистор 1 в это время закрыт, т.к. на его базу через резистор 11 и отвод 13 вторичной обмотки 7 трансформатора 5 поступает отрицательный потенциал относительно эмиттера и крайнего вывода 8 вторичной обмотки 7 трансформатора 5, положительный потенциал на базе транзистора 2 больше, чем на его эмиттере, он открывается и отрицательный потенциал с крайнего вывода 9 обмотки 7 трансформатора 5 поступает на исток МДП-транзистора 10, происходит быстрый заряд емкости затвор-исток МДП-транзистора 10 и он открывается.The positive potential from the terminal 8 of the winding 7 of the transformer 5 through the diode 3 enters the gate of the MOS transistor 10, the transistor 1 is closed at this time, because at its base through a resistor 11 and a tap 13 of the secondary winding 7 of the transformer 5 receives a negative potential relative to the emitter and the terminal 8 of the secondary winding 7 of the transformer 5, the positive potential on the basis of the transistor 2 is greater than on its emitter, it opens and the negative potential from the terminal 9 of the winding 7 of the transformer 5 is fed to the source of the MOS transistor 10, a fast charge of the gate-source capacitance of the MOS transistor 10 occurs and it opens.

В паузе между короткими положительными импульсами на вторичной обмотке 7 трансформатора 5 присутствует небольшое отрицательное напряжение, на обмотке 8-13 оно будет еще меньше и его величины недостаточно для открывания транзистора 1 и разряда емкости затвор-исток МДП-транзистора 10 и он остается открытым.In the pause between short positive pulses on the secondary winding 7 of the transformer 5, there is a small negative voltage, on the winding 8-13 it will be even less and its value is not enough to open the transistor 1 and discharge the gate-source capacitance of the MOS transistor 10 and it remains open.

При подаче на вход устройства на первичную обмотку 6 трансформатора 5 коротких отрицательных импульсов с большой скважностью происходят аналогичные процессы, т.к. схема устройства симметричная, при этом емкость затвор-исток МДП-транзистора 10 перезаряжается - на затвор-исток МДП-транзистора 10 поступает отрицательное напряжение и он закрывается.When applying to the input of the device on the primary winding 6 of the transformer 5 short negative pulses with a high duty cycle, similar processes occur, because the device circuit is symmetrical, while the gate-source capacitance of the MOS transistor 10 is recharged - a negative voltage is applied to the gate-source of the MOS transistor 10 and it closes.

В предлагаемом устройстве на один элемент (резистор) меньше, чем в прототипе, следовательно, его надежность выше за счет использования меньшего количества элементов, КПД предложенного устройства больше за счет того, что базовые цепи транзисторов подключены автотрансформаторно ко вторичной обмотке с понижающим коэффициентом трансформации и поэтому потребляют меньшую мощность от схемы управления.In the proposed device, one element (resistor) is less than in the prototype, therefore, its reliability is higher due to the use of fewer elements, the efficiency of the proposed device is greater due to the fact that the base circuits of the transistors are connected autotransformer to the secondary winding with a lower transformation ratio and therefore consume less power from the control circuit.

Опытный образец устройства был собран на транзисторной матрице 1 НТ 251, два транзистора которой использовались как транзисторы, два других - в диодном включении вместо диодов, МДП-транзистор 2 П 762 А, трансформатор был намотан на сердечнике от трансформатора ТИМ 257 с коэффициентами трансформации 1+1; 0,33+1,66+0,33.The prototype of the device was assembled on a transistor matrix 1 NT 251, two transistors of which were used as transistors, the other two were used as diodes instead of diodes, an MIS transistor 2 P 762 A, the transformer was wound on the core from a TIM 257 transformer with transformation ratios 1+ 1; 0.33 + 1.66 + 0.33.

При управлении импульсами 5 В, τ=2 мкс, Q=40 ключ коммутировал 20 А с длительностью фронтов 35 нс, при этом ток потребления схемы, формирующей управляющие импульсы, составлял 0,8 мА при U_ПИТ=5 В.When controlling pulses of 5 V, τ = 2 μs, Q = 40, the switch switched 20 A with an edge duration of 35 ns, while the current consumption of the circuit forming the control pulses was 0.8 mA at U _PIT = 5 V.

Из известных заявителю патентно-информационных материалов не обнаружены признаки, сходные с совокупностью признаков заявляемого объекта.Of the patent information materials known to the applicant, no signs were found that are similar to the totality of the features of the claimed object.

Claims

A power switch on an MOS transistor containing transistors of the same conductivity, the collector-emitter junctions of which are shunted by the diodes in the blocking direction, a transformer whose extreme terminals of the secondary winding are connected to emitters of transistors whose collectors are connected to the gate-source junction of the MOS transistor, base resistors, the first conclusions of which are connected to the bases of transistors, characterized in that the secondary winding of the transformer is made with taps forming two additional windings relative of extreme conclusions, wherein each finger, near to the extreme end of secondary winding of the transformer, poklyuchen to the second terminal of the base resistor of the transistor, the emitter of which is connected with this extreme output transformer secondary winding.