RU2390094C2

RU2390094C2 - Mis transistor power key

Info

Publication number: RU2390094C2
Application number: RU2008114639/09A
Authority: RU
Inventors: Павел Васильевич Михеев (RU); Павел Васильевич Михеев; Анжелика Анатольевна Квакина (RU); Анжелика Анатольевна Квакина
Original assignee: Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" им. академика М.Ф. Решетнева
Priority date: 2008-04-14
Filing date: 2008-04-14
Publication date: 2010-05-20
Also published as: RU2008114639A

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: power key based on MIS-transistor comprises transformer, two resistors and transistor, base-emitter transition of which is shunted with a single resistor. And emitter is connected to beginning of the secondary transformer winding, end of which is connected to source of MIS-transistor, and via another resistor with transistor base there is a stabilitron introduced, which is connected in stabilising direction relative to transition of transistor base-collector.

EFFECT: improved reliability and noise immunity.

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.

Известен силовой ключ, содержащий трансформатор и два МДП-транзистора, который позволяет коммутировать длительные импульсы, но этот ключ не обеспечивает двухполярное управление силовым ключом на МДП-транзисторе, что снижает его надежность при воздействии радиации (Силовые полупроводниковые ключи. / П.А.Воронин. - М.: Издательский дом «Додэка-21», 2001 г., с.193, рис.4.17).A known power switch containing a transformer and two MIS transistors, which allows you to commute long pulses, but this switch does not provide bipolar control of the power switch on the MOS transistor, which reduces its reliability when exposed to radiation (Power semiconductor switches. / P.A. Voronin. . - M.: Dodeka-21 Publishing House, 2001, p. 193, fig. 4.17).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является силовой ключ на МДП-транзисторе, содержащий трансформатор, резисторы, диоды и два транзистора (патент РФ №2152127), который выбран в качестве прототипа.Closest to the proposed technical essence is the power switch on the MOS transistor containing a transformer, resistors, diodes and two transistors (RF patent No. 2152127), which is selected as a prototype.

Недостатком прототипа является недостаточно высокая надежность и помехоустойчивость.The disadvantage of the prototype is not sufficiently high reliability and noise immunity.

Целью изобретения является повышение надежности и помехоустойчивости.The aim of the invention is to increase reliability and noise immunity.

Поставленная цель достигается тем, что силовой ключ на МДП-транзисторе, содержащий трансформатор, два резистора и транзистор, база-эмиттерный переход которого зашунтирован одним резистором, а эмиттер соединен с началом вторичной обмотки трансформатора, конец которой соединен с истоком МДП-транзистора и через другой резистор с базой транзистора, введен стабилитрон, который в отпирающем направлении перехода база-коллектор транзистора включен в стабилизирующей полярности между коллектором транзистора и затвором МДП-транзистора.This goal is achieved by the fact that the power switch on the MOS transistor contains a transformer, two resistors and a transistor, the base-emitter junction of which is shunted by one resistor, and the emitter is connected to the beginning of the secondary winding of the transformer, the end of which is connected to the source of the MOS transistor and through another a resistor with the base of the transistor, a zener diode is introduced, which in the unlocking direction of the junction of the base-collector of the transistor is connected in a stabilizing polarity between the collector of the transistor and 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 трансформатор 1 с первичной обмоткой 2 и вторичной обмоткой 3, транзистор 4, база-эмиттерный переход которого зашунтирован резистором 5, эмиттер транзистора 4 подключен к началу вторичной обмотки 3 трансформатора 1, конец которой подключен к истоку МДП-транзистора 6 и через резистор 7 к базе транзистора 4, стабилитрон 8, который в отпирающем направлении перехода база-коллектор транзистора 4 включен в стабилизирующей полярности между коллектором транзистора и затвором МДП-транзистора.The power switch on the MOS transistor contains a transformer 1 with a primary winding 2 and a secondary winding 3, a transistor 4, the base-emitter junction of which is shunted by a resistor 5, the emitter of the transistor 4 is connected to the beginning of the secondary winding 3 of the transformer 1, the end of which is connected to the source of the MOS transistor 6 and through a resistor 7 to the base of the transistor 4, a zener diode 8, which in the unlocking direction of the junction of the base-collector of the transistor 4 is connected in a stabilizing polarity between the collector of the transistor and the gate of the MOS transistor.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При подаче на вход устройства на первичную обмотку 2 трансформатора 1 коротких положительных импульсов с большой скважностью на вторичной обмотке 3 трансформатора 1 также появляются короткие положительные импульсы с большой скважностью, небольшое отрицательное напряжение, присутствующее между короткими положительными импульсами, мало и им можно пренебречь.When short positive pulses with a high duty cycle are applied to the input of the device to the primary winding 2 of the transformer 1, short positive pulses with a large duty cycle also appear on the secondary winding 3 of the transformer 1, the small negative voltage present between the short positive pulses is small and can be neglected.

Положительный потенциал с начала вторичной обмотки 3 поступает на эмиттер транзистора 4 и через низкоомный базовый резистор 5 на базу транзистора 4 и далее через прямосмещенный переход база-коллектор транзистора 4 и стабилитрон 8 на затвор МДП-транзистора 6, а отрицательный потенциал с конца вторичной обмотки 3 непосредственно поступает на исток МДП-транзистора 6. Происходит быстрый заряд емкости затвор-исток МДП-транзистора 6 до напряжения положительного потенциала с начала вторичной обмотки 3 минус напряжение стабилизации стабилитрона, минус небольшие падения напряжений на резисторе 5 и переходе база-коллектор транзистора 4, и он открывается.The positive potential from the beginning of the secondary winding 3 enters the emitter of the transistor 4 and through the low-resistance base resistor 5 to the base of the transistor 4 and then through the forward-biased base-collector junction of the transistor 4 and the zener diode 8 to the gate of the MOS transistor 6, and the negative potential from the end of the secondary winding 3 directly goes to the source of the MOS transistor 6. There is a fast charge of the gate-source capacitance of the MOS transistor 6 to a voltage of positive potential from the beginning of the secondary winding 3 minus the stabilization voltage of the zener diode, m inus small voltage drop across the resistor 5 and the base-collector junction of the transistor 4, and it opens.

В паузе между короткими положительными импульсами на вторичной обмотке 3 присутствует небольшое отрицательное напряжение, но его величины недостаточно для открывания транзистора 4 по цепи - эмиттер транзистора 4, база транзистора 4, резистор 7, вторичная обмотка 3 - и он будет закрыт, емкость затвор-исток МДП-транзистора 6 остается заряженной положительным напряжением и, следовательно, он остается открытым.In the pause between short positive pulses on the secondary winding 3, there is a small negative voltage, but its value is not enough to open the transistor 4 in the circuit - the emitter of transistor 4, the base of transistor 4, resistor 7, secondary winding 3 - and it will be closed, the gate-source capacitance MOS transistor 6 remains charged with a positive voltage and, therefore, it remains open.

При подаче на вход устройства на первичную обмотку 2 трансформатора 1 коротких отрицательных импульсов с большой скважностью короткие положительные импульсы с конца вторичной обмотки 3 через резистор 7 поступают на базу транзистора 4, открывается транзистор 4 и через стабилитрон 8 в диодном включении отрицательный потенциал с начала вторичной обмотки 3 поступает на затвор МДП-транзистора 6, при этом емкость затвор-исток МДП-транзистора 6 перезаряжается, на затвор относительно истока поступает отрицательное напряжение, и МДП-транзистор 6 закрывается.When short negative pulses with a high duty cycle are fed to the primary winding of transformer 1 at the input of the device 2, short positive pulses from the end of the secondary winding 3 pass through the resistor 7 to the base of transistor 4, the transistor 4 opens, and through the zener diode 8 in the diode inclusion, the negative potential from the beginning of the secondary winding 3 arrives at the gate of the MOS transistor 6, while the gate-source capacitance of the MOS transistor 6 is recharged, a negative voltage is supplied to the gate relative to the source, and the MOS transistor 6 discontinuity.

В предлагаемом устройстве транзисторов и диодов меньше, чем в прототипе, следовательно, его надежность выше за счет использования меньшего количества элементов. Помехоустойчивость предложенного устройства выше за счет того, что конец вторичной обмотки 3 трансформатора 1 подключен непосредственно к истоку МДП-транзистора 6, исток которого, как правило, в исполнительной цепи заземляется или соединяется с общей шиной и токи помех, воздействующие на вторичную обмотку 3 трансформатора 1, стекают в заземление или в общую шину.In the proposed device, the transistors and diodes are less than in the prototype, therefore, its reliability is higher due to the use of fewer elements. The noise immunity of the proposed device is higher due to the fact that the end of the secondary winding 3 of the transformer 1 is connected directly to the source of the MOS transistor 6, the source of which, as a rule, is grounded or connected to the common bus in the executive circuit and the interference currents affecting the secondary winding 3 of the transformer 1 flow down to ground or to a common bus.

Опытный образец устройства был собран на транзисторе 2Т3117А, стабилитроне 2С210Ж, трансформаторе ТИЛ2В, резисторах 910 Ом и 91 Ом, МДП - транзисторе 2П769В.A prototype device was assembled on a 2T3117A transistor, 2C210Z zener diode, TIL2V transformer, 910 ohm and 91 ohm resistors, MIS transistor 2P769V.

При управлении импульсами амплитудой 9В, τ=2 мкс, Q=12 управляющее напряжение затвор-исток МДП-транзистора было равно ±7В, а ключ коммутировал 10 А с длительностью фронтов 35 нс.When controlling pulses with an amplitude of 9 V, τ = 2 μs, Q = 12, the gate-source control voltage of the MOS transistor was ± 7 V, and the switch switched 10 A with an edge duration of 35 ns.

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

The power switch on the MOS transistor, containing a transformer, two resistors and a transistor, the base-emitter junction of which is shunted by one resistor, and the emitter is connected to the beginning of the secondary winding, characterized in that the end of the secondary winding of the transformer is connected to the source of the MOS transistor and through another resistor with the base of the transistor, and the collector of the transistor through the introduced zener diode is connected to the gate of the MOS transistor, and the zener diode is turned on in a stabilizing direction relative to the transition of the base-collector of the transistor.