RU2312456C1 - Circuit for controlling serial key on metal-dielectric-semiconductor transistor - Google Patents

Circuit for controlling serial key on metal-dielectric-semiconductor transistor Download PDF

Info

Publication number
RU2312456C1
RU2312456C1 RU2006115215/09A RU2006115215A RU2312456C1 RU 2312456 C1 RU2312456 C1 RU 2312456C1 RU 2006115215/09 A RU2006115215/09 A RU 2006115215/09A RU 2006115215 A RU2006115215 A RU 2006115215A RU 2312456 C1 RU2312456 C1 RU 2312456C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
transistor
diode
resistor
base
source
Prior art date
Application number
RU2006115215/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Гурьевич Андреев (RU)
Алексей Гурьевич Андреев
Владимир Сергеевич Ермаков (RU)
Владимир Сергеевич Ермаков
Владимир Васильевич Коробков (RU)
Владимир Васильевич Коробков
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Пермская научно-производственная приборостроительная компания"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Пермская научно-производственная приборостроительная компания" filed Critical Открытое акционерное общество "Пермская научно-производственная приборостроительная компания"
Priority to RU2006115215/09A priority Critical patent/RU2312456C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2312456C1 publication Critical patent/RU2312456C1/en

Links

Landscapes

  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

FIELD: electric engineering, possible use in impulse secondary electric power supplies.
SUBSTANCE: control circuit contains power metal-dielectric-semiconductor transistor (1), load (2), coupled between source (1) and negative bus (14) of power supply, controlling transistor (13), serially connected diode (10) and resistive divider (11,12), capacitor (5). Introduced additionally are two transistors (6,7), two diodes (8,9) and two resistors (3,4), where collector-base transition of transistor (6) is coupled in parallel to resistor (11) of divider, base-emitter transition of transistor (6) is bridged by a contra-directionally coupled first diode (8), emitter of transistor (6) is connected to collector of transistor (7) and to one contact of capacitor (5), other contact of which is connected to source of transistor (1), base-emitter transition of transistor (7) is bridged by a contra-directionally coupled diode (9), where base of transistor (7) and cathode of diode (9) are connected to collector of controlling transistor (13) and to contact of resistor (12) of divider, and emitter of transistor (7) through resistor (4) is connected to gate of transistor (1), resistor (3) is installed in parallel to gate-source transition of transistor (1).
EFFECT: increased efficiency and increased speed of operation of key on metal-dielectric-semiconductor transistor.
1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в импульсных источниках вторичного электропитания. Техническим результатом является повышение КПД и быстродействия МДП-транзисторного ключа.The invention relates to electrical engineering and can be used in pulsed secondary power sources. The technical result is to increase the efficiency and performance of the MOS transistor switch.

Техническим решением, принятым за прототип, является схема управления МДП-транзистором, содержащая ключевой силовой МДП-транзистор, сток которого соединен с положительной шиной источника питания, исток соединен с первым выводом нагрузки, второй вывод которой соединен с отрицательной шиной источника питания, затвор транзистора соединен с коллектором управляющего n-p-n транзистора, последовательно соединенные два резистора и диод, анод диода соединен с положительной шиной источника питания, катод соединен с первым резистором, общая точка первого и второго резисторов соединена с первым выводом конденсатора, второй вывод конденсатора соединен с истоком МДП-транзистора, второй вывод второго резистора соединен с коллектором управляющего n-p-n транзистора, эмиттер которого соединен с отрицательной шиной источника питания (Окснер Э.С. Мощные полевые транзисторы и их применение. - М.: Радио и связь, 1985, с.137, 138).The technical solution adopted for the prototype is a MOS transistor control circuit containing a key power MOS transistor, the drain of which is connected to the positive bus of the power source, the source is connected to the first output terminal, the second terminal of which is connected to the negative bus of the power source, the transistor gate is connected with the collector of the control npn transistor, two resistors and a diode connected in series, the anode of the diode connected to the positive bus of the power supply, the cathode connected to the first resistor, common point the first and second resistors are connected to the first output of the capacitor, the second output of the capacitor is connected to the source of the MOS transistor, the second output of the second resistor is connected to the collector of the control npn transistor, the emitter of which is connected to the negative bus of the power supply (Oxner E.S. Powerful field-effect transistors and their application. - M.: Radio and communications, 1985, p.137, 138).

Недостатком прототипа является его невысокое быстродействие, так как при включении МДП-транзистора импульсный ток затвора ограничен высоким значением сопротивления второго резистора, а при выключении МДП-транзистора ток заряда конденсатора ограничен значением сопротивления первого резистора. Уменьшение значения сопротивления второго резистора приведет к увеличению потребляемой мощности, а, учитывая, что значение напряжения затвор-исток Uзи определяется соотношением первого и второго резисторов, необходимо одновременно уменьшить значение и первого резистора. Это предопределит еще более значительное снижение КПД. Технический результат заявленного изобретения - увеличение КПД и повышение быстродействия ключа на МДП-транзисторе.The disadvantage of the prototype is its low speed, because when you turn on the MOS transistor, the pulse gate current is limited by the high resistance value of the second resistor, and when you turn off the MIS transistor, the capacitor charge current is limited by the resistance value of the first resistor. A decrease in the resistance value of the second resistor will lead to an increase in power consumption, and, given that the value of the gate-source voltage Uzi is determined by the ratio of the first and second resistors, it is necessary to simultaneously decrease the value of the first resistor. This will predetermine an even more significant decrease in efficiency. The technical result of the claimed invention is an increase in efficiency and increase the speed of the key on the MOS transistor.

Технический результат достигается тем, что в схему управления последовательным ключом на МДП-транзисторе, содержащую силовой МДП-транзистор, нагрузку, включенную между истоком МДП-транзистора и отрицательной шиной источника питания, управляющий транзистор, последовательно соединенные диод и резистивный делитель, конденсатор, дополнительно введены два транзистора, два диода и два резистора.The technical result is achieved by the fact that in the control circuit of the serial key on the MOS transistor containing the power MOS transistor, the load connected between the source of the MOS transistor and the negative bus of the power source, the control transistor, the diode and the resistive divider, the capacitor connected in series, are additionally introduced two transistors, two diodes and two resistors.

На чертеже представлена предлагаемая схема управления последовательным ключом на МДП-транзисторе, где приняты следующие обозначения:The drawing shows the proposed control circuit serial key on the MOS transistor, where the following notation:

1 - силовой МДП-транзистор, работающий в режиме ключа;1 - power MOS transistor operating in key mode;

2 - нагрузка;2 - load;

3, 4 - резисторы;3, 4 - resistors;

11, 12 - резистивный делитель;11, 12 - resistive divider;

5 - конденсатор;5 - capacitor;

6, 7 - транзисторы;6, 7 - transistors;

13 - управляющий транзистор;13 - control transistor;

8, 9, 10 - диоды;8, 9, 10 - diodes;

14 - отрицательная шина источника питания;14 - negative bus power supply;

15 - положительная шина источника питания.15 - positive bus power source.

Схема управления последовательным ключом на МДП-транзисторе содержит силовой транзистор 1, работающий в режиме ключа, сток транзистора 1 соединен с положительной шиной 15 источника питания, исток транзистора 1 подключен к первому выводу нагрузки 2, второй вывод которой соединен с отрицательной шиной 14 источника питания, между затвором и истоком транзистора 1 установлен резистор 3, затвор транзистора 1 соединен с первым выводом резистора 4, второй вывод резистора 4 соединен с эмиттером транзистора 7 и анодом диода 9, катод диода 9 и база транзистора 7 соединены между собой и подключены к коллектору транзистора 13, эмиттер которого подключен к отрицательной шине 14 источника питания, анод диода 10 соединен с положительной шиной 15 источника питания, катод диода 10 соединен с коллектором транзистора 6 и с первым выводом резистора 11, второй вывод резистора 11 соединен с первым выводом резистора 12, второй вывод которого соединен с коллектором транзистора 13, с общей точкой резисторов 11, 12 соединены катод диода 8 и база транзистора 6, его эмиттер соединен с анодом диода 8, с коллектором транзистора 7 и с первым выводом конденсатора 5, второй вывод которого подключен к истоку транзистора 1.The serial key control circuit on the MOS transistor contains a power transistor 1 operating in key mode, the drain of transistor 1 is connected to the positive bus 15 of the power source, the source of the transistor 1 is connected to the first output terminal of the load 2, the second terminal of which is connected to the negative bus 14 of the power source, a resistor 3 is installed between the gate and the source of transistor 1, the gate of transistor 1 is connected to the first output of resistor 4, the second output of resistor 4 is connected to the emitter of transistor 7 and the anode of diode 9, the cathode of diode 9 and the base of the transistor Ora 7 are interconnected and connected to the collector of transistor 13, the emitter of which is connected to the negative bus 14 of the power source, the anode of the diode 10 is connected to the positive bus 15 of the power source, the cathode of the diode 10 is connected to the collector of the transistor 6 and to the first output of the resistor 11, the second output the resistor 11 is connected to the first terminal of the resistor 12, the second terminal of which is connected to the collector of the transistor 13, the cathode of the diode 8 and the base of the transistor 6 are connected to the common point of the resistors 11, its emitter is connected to the anode of the diode 8, with the collector of the transistor and 7 and to a first terminal of the capacitor 5, the second terminal of which is connected to the source of transistor 1.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Рассмотрим статический режим - интервалы времени, в течение которого транзисторы находятся в режиме насыщения или отсечки.Consider the static mode - the time intervals during which the transistors are in saturation or cutoff mode.

Пусть управляющий транзистор 13 открыт и насыщен. Затвор транзистора 1 через резистор 4, диод 9 и открытый транзистор 13 подключен к минусовой шине 14 источника питания. Так как транзистор 1 включен по схеме истокового повторителя, нагрузка 2 включена между истоком транзистора 1 и минусовой шиной 14 источника питания, которая соединена с эмиттером транзистора 13, напряжение затвор-исток транзистора 1 близко к нулю и транзистор 1 закрыт.Let the control transistor 13 is open and saturated. The gate of the transistor 1 through the resistor 4, the diode 9 and the open transistor 13 is connected to the negative bus 14 of the power source. Since the transistor 1 is connected according to the source follower circuit, the load 2 is connected between the source of the transistor 1 and the negative bus 14 of the power source, which is connected to the emitter of the transistor 13, the gate-source voltage of the transistor 1 is close to zero and the transistor 1 is closed.

В этом режиме на конденсаторе 5 формируется напряжение, необходимое и достаточное для включения транзистора 1.In this mode, a voltage is formed on the capacitor 5 that is necessary and sufficient to turn on the transistor 1.

Транзистор 6 и диоды 9, 10 - открыты, а транзистор 7 и диод 8 - закрыты.Transistor 6 and diodes 9, 10 are open, and transistor 7 and diode 8 are closed.

В случае, если управляющий транзистор 13 закрыт, ток через диод 10 и транзистор 6 не течет. В этом режиме конденсатор 5 является источником напряжения для включения транзистора 1. Ток течет от плюсовой обкладки конденсатора 5 через диод 8, транзистор 7 и резисторы 3, 4, заряжая входную емкость транзистора 1, открывает и удерживает его в открытом состоянии. Транзистор 1 открыт.If the control transistor 13 is closed, the current through the diode 10 and the transistor 6 does not flow. In this mode, the capacitor 5 is the voltage source for turning on the transistor 1. The current flows from the plus plate of the capacitor 5 through the diode 8, transistor 7 and resistors 3, 4, charging the input capacitance of transistor 1, opens and holds it open. Transistor 1 is open.

Транзистор 7 и диод 8 - открыты, а транзистор 6 и диоды 9, 10 - закрыты.Transistor 7 and diode 8 are open, and transistor 6 and diodes 9, 10 are closed.

Таким образом ключевой транзистор 1 и управляющий транзистор 13 работают в противофазе.Thus, the key transistor 1 and the control transistor 13 operate in antiphase.

Рассмотрим динамический режим - интервалы времени, в течение которого транзисторы при переходе из насыщения в отсечку и наоборот работают в линейном режиме.Consider the dynamic mode - the time intervals during which the transistors during the transition from saturation to the cutoff and vice versa operate in linear mode.

Предположим, что в исходном состоянии управляющий транзистор 13 закрыт, а транзистор 1 открыт.Suppose that in the initial state, the control transistor 13 is closed, and the transistor 1 is open.

В момент формирования фронта базового тока транзистора 13 последний переходит из режима отсечки в режим насыщения.At the time of formation of the base current front of the transistor 13, the latter goes from the cutoff mode to the saturation mode.

Следствие этого - одновременно происходящие переходные процессы в схеме:The consequence of this is the simultaneously occurring transients in the circuit:

- разряд емкости Сзи транзистора 1;- discharge capacitance Szy transistor 1;

- включение транзистора 6 и диодов 9, 10;- inclusion of a transistor 6 and diodes 9, 10;

- заряд емкости конденсатора 5.- charge capacitor capacitance 5.

Разряд емкости Сзи транзистора 1 происходит током, протекающим по цепи затвор транзистора 1 - резистор 4 - диод 9 - транзистор 13 - отрицательная шина 14 - нагрузка 2 - исток транзистора 1. Так как транзистор 13 и диод 9 в режиме проводимости имеют низкое динамическое сопротивление, то ток разряда емкости Сзи ограничен только низкоомным значением сопротивления резистора 4.The discharge of the Szi capacitance of transistor 1 occurs by the current flowing through the gate circuit of transistor 1 - resistor 4 - diode 9 - transistor 13 - negative bus 14 - load 2 - source of transistor 1. Since transistor 13 and diode 9 in the conduction mode have a low dynamic resistance, then the Szi capacitance discharge current is limited only by the low-resistance value of the resistor 4.

В цепи положительная шина 15 - диод 10 - резистор 11 - резистор 12 - транзистор 13 - отрицательная шина 14 формируется фронт тока, часть которого включает транзистор 6.In the circuit, a positive bus 15 — diode 10 — resistor 11 — resistor 12 — transistor 13 — negative bus 14 forms a current front, part of which includes transistor 6.

Включение транзистора 6, работающего в линейном режиме, приводит к заряду конденсатора 5 током, протекающим по цепи положительная шина 15 - диод 10 - транзистор 6 - конденсатор 5 - нагрузка 2 - отрицательная шина 14.The inclusion of the transistor 6, operating in linear mode, leads to the charge of the capacitor 5 by the current flowing through the circuit positive bus 15 - diode 10 - transistor 6 - capacitor 5 - load 2 - negative bus 14.

В случае, если транзистор 13 открыт, а транзистор 1 закрыт, в момент формирования спада базового тока транзистора 13 последний переходит из насыщения в режим отсечки.If the transistor 13 is open, and the transistor 1 is closed, at the time of the formation of the recession of the base current of the transistor 13, the latter goes from saturation to the cutoff mode.

Следствие этого - одновременно происходящие переходные процессы в схеме:The consequence of this is the simultaneously occurring transients in the circuit:

- включение транзистора 7 и диода 8;- the inclusion of the transistor 7 and the diode 8;

- заряд емкости Сзи транзистора 1;- charge capacitance Szy transistor 1;

- разряд емкости конденсатора 5.- discharge of the capacitor 5.

Возникает ток, протекающий по цепи конденсатор 5 - диод 8 - резистор 12 - переход база-эмиттер транзистора 7 - резистор 4 - резистор 3 - конденсатор 5. Этот ток включает транзистор 7. Заряд емкости Сзи транзистора 1 происходит током, протекающим по цепи конденсатор 5 - транзистор 7 - резистор 4 - затвор транзистора 1 - исток транзистора 1.There is a current flowing through the circuit of the capacitor 5 - diode 8 - resistor 12 - the base-emitter junction of the transistor 7 - resistor 4 - resistor 3 - capacitor 5. This current turns on the transistor 7. The capacitance of the Szi transistor 1 is charged by the current flowing through the circuit of the capacitor 5 - transistor 7 - resistor 4 - gate of transistor 1 - source of transistor 1.

Так как транзистор 1, работающий в линейном режиме, имеет низкое динамическое сопротивление, то ток заряда емкости Сзи транзистора 1 ограничен только низкоомным значением сопротивления резистора 4.Since the transistor 1 operating in linear mode has a low dynamic resistance, the charge current of the Szi capacitance of the transistor 1 is limited only by the low-resistance value of the resistance of the resistor 4.

Ток заряда емкости Сзи транзистора 1 является током разряда конденсатора 5.The charge current of the capacitance Szy of the transistor 1 is the discharge current of the capacitor 5.

Таким образом, включение в схему двух транзисторов и двух диодов позволяет создать контуры тока для:Thus, the inclusion of two transistors and two diodes in the circuit allows you to create current loops for:

- быстрого заряда и разряда емкости Сзи силового транзистора 1 при его переключении;- fast charge and discharge capacitance Szy power transistor 1 when it is switched;

- быстрого заряда и разряда емкости конденсатора 5 при переключении управляющего транзистора 13.- fast charge and discharge of the capacitor 5 when switching the control transistor 13.

Следствие этого - снижение потребляемой мощности в динамическом режиме.The consequence of this is a reduction in power consumption in dynamic mode.

Кроме того, схема позволяет установить в цепь коллектора управляющего транзистора резисторы с большим значением сопротивления, что снижает потребляемую мощность в статическом режиме.In addition, the circuit allows you to install resistors with a large resistance value in the collector circuit of the control transistor, which reduces power consumption in static mode.

Следствием этих режимов работы схемы является уменьшение статических и динамических потерь мощности, а следовательно, увеличение КПД и повышение быстродействия ключа на МДП-транзисторе.The consequence of these modes of operation of the circuit is to reduce static and dynamic power losses, and therefore, increase the efficiency and increase the speed of the key on the MOS transistor.

Claims (1)

Схема управления последовательным ключом на МДП-транзисторе, содержащая силовой МДП-транзистор, нагрузку, включенную между истоком МДП-транзистора и отрицательной шиной источника питания, управляющий транзистор, последовательно соединенные диод и резистивный делитель, конденсатор, отличающаяся тем, что в нее введены два транзистора, два диода и два резистора, причем переход коллектор-база первого транзистора включен параллельно одному резистору делителя, переход база-эмиттер первого транзистора шунтирован встречно включенным первым диодом, при этом база первого транзистора и катод первого диода соединены с общей точкой резисторов делителя, эмиттер первого транзистора соединен с коллектором второго транзистора и с одним выводом конденсатора, другой вывод которого подключен к истоку МДП-транзистора, переход база-эмиттер второго транзистора зашунтирован встречно включенным вторым диодом, при этом база второго транзистора и катод второго диода соединены с коллектором управляющего транзистора и с выводом другого резистора делителя, а эмиттер второго транзистора через первый резистор соединен с затвором МДП-транзистора, второй резистор установлен параллельно переходу затвор-исток МДП-транзистора.A serial key control circuit on an MOS transistor, comprising a power MOS transistor, a load connected between the source of the MOS transistor and the negative bus of the power supply, a control transistor, a diode and a resistive divider connected in series, a capacitor, characterized in that two transistors are inserted into it , two diodes and two resistors, and the collector-base junction of the first transistor is connected in parallel with one divider resistor, the base-emitter junction of the first transistor is shunted by the first on a diode, while the base of the first transistor and the cathode of the first diode are connected to a common point of the divider resistors, the emitter of the first transistor is connected to the collector of the second transistor and to one output of the capacitor, the other terminal of which is connected to the source of the MOS transistor, the base-emitter junction of the second transistor is counter-shunted the second diode turned on, while the base of the second transistor and the cathode of the second diode are connected to the collector of the control transistor and to the output of another divider resistor, and the emitter of the second transistor is black Without the first resistor connected to the gate of the MOS transistor, the second resistor is installed parallel to the gate-source transition of the MOS transistor.
RU2006115215/09A 2006-05-02 2006-05-02 Circuit for controlling serial key on metal-dielectric-semiconductor transistor RU2312456C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006115215/09A RU2312456C1 (en) 2006-05-02 2006-05-02 Circuit for controlling serial key on metal-dielectric-semiconductor transistor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006115215/09A RU2312456C1 (en) 2006-05-02 2006-05-02 Circuit for controlling serial key on metal-dielectric-semiconductor transistor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2312456C1 true RU2312456C1 (en) 2007-12-10

Family

ID=38904003

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006115215/09A RU2312456C1 (en) 2006-05-02 2006-05-02 Circuit for controlling serial key on metal-dielectric-semiconductor transistor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2312456C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ОКСНЕР Э.С. Мощные полевые транзисторы и их применение. - М.: Радио и связь, 1985, с.137, 138. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2010051165A (en) Gate drive circuit of semiconductor apparatus and power conversion apparatus using the same
JP2004215458A (en) Drive circuit of semiconductor switching element
TWI242928B (en) Electronic circuit using normally-on junction field effect transistor
ES2386888T3 (en) Installation of a circuit to control power transistors
RU2420858C2 (en) Switching circuit and method to control power consumer
CN110971224B (en) Control circuit and contactless switch
CN210517839U (en) Charging backflow prevention circuit
RU2312456C1 (en) Circuit for controlling serial key on metal-dielectric-semiconductor transistor
RU189075U1 (en) Backup Power Device
JP3964912B2 (en) Inrush current reduction circuit
CN106849926B (en) Wide-voltage NMOS switch control circuit
RU2690838C1 (en) Protective device
CN207339633U (en) A kind of drive circuit of improved power switch pipe
ATE502436T1 (en) HIGH CURRENT CHARGE PUMP FOR INTELLIGENT CIRCUIT SWITCH DRIVER
CN215990180U (en) Switch protection circuit and device
CN111030662B (en) IGBT grid driving circuit
CN211509032U (en) Push-pull driving circuit for driving high-end PMOS tube switch
CN210839316U (en) Isolation control circuit
CN110677044B (en) NPN type BJT combined capacitor charging and discharging type controller with wide working voltage range
CN212518783U (en) Power supply control circuit for computer
JP5649035B2 (en) Strobe device
CN107681887B (en) Switching power supply circuit
CN110138221B (en) Power supply and switching power supply circuit thereof
CN113675939A (en) Low-loss internal and external power supply seamless switching circuit
SU1598152A1 (en) Transistor relay

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120503

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20140127

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160503

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20190222