RU2340084C1

RU2340084C1 - Power key on mis transistor

Info

Publication number: RU2340084C1
Application number: RU2007118012/09A
Authority: RU
Inventors: Павел Васильевич Михеев (RU); Павел Васильевич Михеев
Priority date: 2007-05-14
Filing date: 2007-05-14
Publication date: 2008-11-27

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: power key on MIS transistor containing transistors of the same conductivity with collector-emitter junctions bridged by diodes to close and emitter-to-base junctions bridged by transitions base-emitter resistors. Collector of one transistor is connected to MIS transistor switch. While collector of the other transistor is connected to input of secondary transformer winding, output of which is directly connected to MIS source. Transformer has additional secondary winding. Transistor bases are connected directly, and additional secondary winding is connected between transistor cathodes. Input of additional secondary winding is connected to cathode of that transistor, collector of which is connected to MIS transistor switch.

EFFECT: higher reliability and downsizing.

1 dwg

Description

Изобретение относится к импульсной технике и может быть применено в различных коммутационных устройствах.The invention relates to a pulse technique and can be applied in various 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 power switch is known that contains an isolation transformer, two complementary bipolar transistors, capacitors, resistors and diodes (high-frequency converters using 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 транзисторы одинаковой проводимости, коллекторно-эмиттерные переходы которых зашунтированы диодами в запирающем направлении, а переходы база-эмиттер резисторами, коллектор одного из транзисторов подключен к затвору МДП-транзистора, эмиттеры транзисторов соединены непосредственно, а коллектор другого транзистора подключен к началу вторичной обмотки трансформатора, конец которой непосредственно подключен к истоку МДП-транзистора, а дополнительная вторичная обмотка подключена к базам транзисторов, причем начало дополнительной вторичной обмотки подключено к базе того транзистора, коллектор которого подключен к началу вторичной обмотки трансформатора (патент РФ №2263393, который выбран в качестве прототипа).Closest to the proposed technical essence is a power switch on an MIS transistor containing transistors of the same conductivity, the collector-emitter junctions of which are shunted by diodes in the locking direction, and the base-emitter junctions are resistors, the collector of one of the transistors is connected to the gate of the MOS transistor, emitters transistors are connected directly, and the collector of another transistor is connected to the beginning of the secondary winding of the transformer, the end of which is directly connected to the source of the MIS trans a source, and an additional secondary winding is connected to the bases of the transistors, and the beginning of the additional secondary winding is connected to the base of the transistor whose collector is connected to the beginning of the secondary winding of the transformer (RF patent No. 2263393, which is selected as a prototype).

Недостатком прототипа является недостаточно высокая надежность и большие габариты, т.к. для создания необходимого управляющего напряжения затвор-исток МДП-транзистора используется только одна вторичная обмотка, которую приходится выполнять с большим числом витков, что снижает надежность и увеличивает габариты.The disadvantage of the prototype is not sufficiently high reliability and large dimensions, because To create the necessary gate-source control voltage of the MOS transistor, only one secondary winding is used, which has to be performed with a large number of turns, which reduces reliability and increases the size.

Целью изобретения является повышение надежности и уменьшение габаритов устройства.The aim of the invention is to increase reliability and reduce the size of the device.

Поставленная цель достигается тем, что силовой ключ на МДП-транзисторе, содержащий транзисторы одинаковой проводимости, коллекторно-эмиттерные переходы которых зашунтированы диодами в запирающем направлении, а переходы база-эмиттер резисторами, коллектор одного из транзисторов подключен к затвору МДП-транзистора, а коллектор другого транзистора подключен к началу вторичной обмотки трансформатора, конец которой непосредственно подключен к истоку МДП-транзистора, трансформатор имеет дополнительную вторичную обмотку, базы транзисторов соединены непосредственно, а дополнительная вторичная обмотка включена между эмиттерами транзисторов, причем начало дополнительной вторичной обмотки подключено к эмиттеру того транзистора, коллектор которого подключен к затвору МДП-транзистора.This goal is achieved by the fact that the power switch on the MOS transistor contains transistors of the same conductivity, the collector-emitter junctions of which are shunted by the diodes in the blocking direction, and the base-emitter junctions are resistors, the collector of one of the transistors is connected to the gate of the MOS transistor, and the collector of the other the transistor is connected to the beginning of the secondary winding of the transformer, the end of which is directly connected to the source of the MOS transistor, the transformer has an additional secondary winding, the base of the transistor The s are connected directly, and an additional secondary winding is connected between the emitters of the transistors, and the beginning of the additional secondary winding is connected to the emitter of that transistor, the collector of which is connected to the gate of the MOS transistor.

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, базы которых соединены непосредственно, а коллекторно-эмиттерные переходы зашунтированы диодами 3 и 4, включенными в запирающем направлении, а переходы база-эмиттер зашунтированы резисторами 5 и 6, трансформатор 7 с первичной обмоткой 8, вторичной обмоткой 9 и дополнительной вторичной обмоткой 10. Конец вторичной обмотки 9 подключен к истоку МДП-транзистора 11, а начало - к коллектору транзистора 1. Дополнительная вторичная обмотка 10 включена между эмиттерами транзисторов 1 и 2, причем ее начало подключено к эмиттеру транзистора 2, коллектор которого соединен с затвором МДП-транзистора 11.The power switch on the MOS transistor contains transistors 1 and 2 of the same conductivity, the bases of which are connected directly, and the collector-emitter junctions are shunted by diodes 3 and 4, turned on in the locking direction, and the base-emitter junctions are shunted by resistors 5 and 6, transformer 7 with primary winding 8, secondary winding 9 and additional secondary winding 10. The end of the secondary winding 9 is connected to the source of the MOS transistor 11, and the beginning to the collector of transistor 1. An additional secondary winding 10 is connected between the emitters tr nzistorov 1 and 2, and its top is connected to the emitter of transistor 2 whose collector is connected to the gate of MOS transistor 11.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При подаче на входе устройства на первичную обмотку 8 трансформатора 7 коротких положительных импульсов с большой скважностью на вторичной обмотке 9 и дополнительной вторичной обмотке 10 трансформатора 7 также появляются короткие положительные импульсы с большой скважностью, небольшое отрицательное напряжение присутствует между короткими положительными импульсами мало и им можно пренебречь.When applying at the input of the device to the primary winding 8 of transformer 7 short positive pulses with high duty cycle on the secondary winding 9 and additional secondary winding 10 of transformer 7, short positive pulses with high duty cycle also appear, a small negative voltage is present between short positive pulses is small and can be neglected .

Положительный потенциал с начала вторичной обмотки 9 и с начала дополнительной вторичной обмотки 10 поступает соответственно на коллектор транзистора 1 и в цепь его базы по цепи резистор 6 - база транзистора 1 - эмиттер транзистора 1 - конец дополнительной обмотки 10.The positive potential from the beginning of the secondary winding 9 and from the beginning of the additional secondary winding 10 is supplied respectively to the collector of the transistor 1 and to the circuit of its base through the resistor 6 - base of the transistor 1 - emitter of transistor 1 - the end of the additional winding 10.

Транзистор 1 открывается и положительный потенциал с начала вторичной обмотки поступает на конец дополнительной вторичной обмотки и их потенциалы суммируются и через диод 4 поступают на затвор МДП-транзистора 11, отрицательный же потенциал с конца дополнительной обмотки 10 через открытый транзистор 1 поступает на начало вторичной обмотки 9, потенциалы обмоток 10 и 9 суммируются и от конца обмотки 9 непосредственно поступают на исток МДП-транзистора 11. Происходит быстрый заряд емкости затвор-исток МДП-транзистора 11, и он открывается. В паузе между короткими положительными импульсами на вторичной обмотке 9, присутствует небольшое отрицательное напряжение, но его величины недостаточно для открывания диода 3. К базе транзистора 2 будет приложено небольшое положительное напряжение, недостаточное для его открывания по цепи база транзистора 2 - резистор 5 - дополнительная вторичная обмотка 10 - эмиттер транзистора 2, и он будет закрыт, емкость затвор-исток МДП-транзистора 11 остается заряженной положительным напряжением и, следовательно, он остается открытым.The transistor 1 opens and the positive potential from the beginning of the secondary winding enters the end of the secondary secondary winding and their potentials are summed up and through the diode 4 go to the gate of the MOS transistor 11, the negative potential from the end of the secondary winding 10 through the open transistor 1 goes to the beginning of the secondary winding 9 , the potentials of the windings 10 and 9 are summed and from the end of the winding 9 directly go to the source of the MOS transistor 11. There is a fast charge of the gate-source capacitance of the MOS transistor 11, and it opens. In the pause between short positive pulses on the secondary winding 9, there is a small negative voltage, but its value is not enough to open the diode 3. A small positive voltage will be applied to the base of transistor 2, insufficient to open it along the circuit; base of transistor 2 - resistor 5 - additional secondary the winding 10 is the emitter of the transistor 2, and it will be closed, the gate-source capacitance of the MOS transistor 11 remains charged with a positive voltage and, therefore, it remains open.

При подаче на вход устройства коротких отрицательных импульсов с большой скважностью происходят аналогичные процессы, т.к. схема передачи потенциала от начала вторичной обмотки 9 трансформатора 7 к затвору МДП-транзистора 11 симметричная, при этом емкость затвор-исток МДП-транзистора 11 перезаряжается - на затвор относительно истока поступает отрицательное напряжение и МДП-транзистор закрывается.When short negative pulses with a high duty cycle are applied to the input of the device, similar processes occur, because the potential transfer circuit from the beginning of the secondary winding 9 of the transformer 7 to the gate of the MOS transistor 11 is symmetrical, while the gate-source capacitance of the MOS transistor 11 is recharged - a negative voltage is applied to the gate relative to the source and the MIS transistor closes.

В предлагаемом устройстве число витков во вторичной обмотке трансформатора меньше, чем в прототипе на число витков в дополнительной обмотке трансформатора, что повышает надежность и уменьшает габариты.In the proposed device, the number of turns in the secondary winding of the transformer is less than in the prototype by the number of turns in the additional winding of the transformer, which increases reliability and reduces overall dimensions.

Опытный образец устройства был собран на транзисторной матрице 1НТ251, диодах 2Д522Б, МДП-транзисторе 2П769В, трансформаторе ТИЛ2В, резисторах 510 Ом.A prototype device was assembled on a 1NT251 transistor matrix, 2D522B diodes, 2P769V MOS transistor, TIL2V transformer, 510 ohm resistors.

При управлении импульсами с амплитудой 5 В, τ=2 мкс, Q=12 ключ коммутировал 20А с длительностью фронтов 35 нс при надежном открытии и закрытии МДП-транзистора напряжением затвор-исток ±9 В.When controlling pulses with an amplitude of 5 V, τ = 2 μs, Q = 12, the key switched 20A with a duration of fronts of 35 ns with reliable opening and closing of the MIS transistor with a gate-source voltage of ± 9 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, and the base-emitter junctions are resistors, the collector of one of the transistors is connected to the gate of the MOS transistor, and the collector of the other transistor is connected to the beginning of the secondary winding transformer, the end of which is directly connected to the source of the MOS transistor, the transformer has an additional secondary winding, characterized in that the base of the transistors are not connected directly, and an additional secondary winding is connected between the emitters of the transistors, and the beginning of the additional secondary winding is connected to the emitter of the transistor, the collector of which is connected to the gate of the MOS transistor.