RU2524853C2 - Mis transistor-based power switch - Google Patents

Mis transistor-based power switch Download PDF

Info

Publication number
RU2524853C2
RU2524853C2 RU2012147620/08A RU2012147620A RU2524853C2 RU 2524853 C2 RU2524853 C2 RU 2524853C2 RU 2012147620/08 A RU2012147620/08 A RU 2012147620/08A RU 2012147620 A RU2012147620 A RU 2012147620A RU 2524853 C2 RU2524853 C2 RU 2524853C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
transistor
transformer
resistor
gate
mos transistor
Prior art date
Application number
RU2012147620/08A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012147620A (en
Inventor
Павел Васильевич Михеев
Вадим Николаевич Школьный
Екатерина Павловна Кузуб
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева"
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 "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" filed Critical Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева"
Priority to RU2012147620/08A priority Critical patent/RU2524853C2/en
Publication of RU2012147620A publication Critical patent/RU2012147620A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2524853C2 publication Critical patent/RU2524853C2/en

Links

Landscapes

  • Rectifiers (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: invention relates to pulse engineering and can be used in different switching devices. The MIS transistor-based power switch comprises a transformer, a resistor, a diode and two p-n-p- and n-p-n-type transistors; the emitter of the p-n-p transistor is connected to the beginning the secondary coil of the transformer, the end of which is connected to the source of the MIS transistor, and through the resistor to the base of the p-n-p transistor, the collector of which is connected through the diode in reverse bias to the gate of the MIS transistor; the transformer includes an additional secondary coil, the beginning of which is connected to the end of the secondary coil of the transformer and the end of the additional secondary coil is connected through an additional resistor to the base of the n-p-n transistor, the collector-emitter junction of which is connected in parallel to the gate-source leads of the MIS transistor.
EFFECT: high reliability.
1 dwg

Description

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

Известен силовой ключ на МДП-транзисторе, содержащий разделительный трансформатор, диод и два резистора (микросборки ВКУ8-3.01 КСНЛ.430104.001-01 ТУ, параметры которых приведены на листе 4, а структурная схема - на листе 51). Этот ключ имеет гальваническую развязку от цепей управления и однополярное управление МДП-транзистором, что обеспечивает этому ключу устойчивость к пробою подзатворного диэлектрика вдоль трека ядерной частицы (Иванов Н.А., Митин Е.В., Пашук В.В., Тверской М.Г. SEGR - эффект в МОП-транзисторах, облученных протонами. Радиационная стойкость электронных систем, "Стойкость - 2010", научно-технический сборник, выпуск 13, М., 2010, с.95-96).There is a known power switch on an MOS transistor containing an isolation transformer, a diode and two resistors (micro-assemblies VKU8-3.01 KSNL.4010104.001-01 TU, the parameters of which are shown on sheet 4, and the block diagram on sheet 51). This key has galvanic isolation from the control circuits and unipolar control of the MIS transistor, which provides this key with resistance to breakdown of the gate dielectric along the track of a nuclear particle (Ivanov N.A., Mitin E.V., Pashuk V.V., Tverskoy M. G. SEGR - effect in proton-irradiated MOS transistors. Radiation resistance of electronic systems, “Stability - 2010", scientific and technical collection, issue 13, M., 2010, pp. 95-96).

Недостатком этого ключа является большое время выключения, т.к. разряд емкости затвор-исток МДП-транзистора происходит через высокоомный разрядный резистор.The disadvantage of this key is the long shutdown time, because The gate-source capacitance discharge of the MOS transistor occurs through a high-resistance discharge resistor.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является силовой ключ на МДП-транзисторе, содержщий трансформатор, резистор, диоды и два транзистора, эмиттеры и базы двух взаимодополняющих транзисторов соединены непосредственно, эмиттеры транзисторов подключены к началу вторичной обмотки трансформатора, конец которой подключен к истоку МДП-транзистора и через резистор к базам транзисторов, коллекторы которых через диоды в отпирающем направлении подключены к затвору МДП-транзистора (патент RU №2337473), который выбран в качестве прототипа.The closest to the proposed technical essence is the power switch on the MOS transistor, containing a transformer, a resistor, diodes and two transistors, emitters and bases of two complementary transistors are connected directly, the emitters of the transistors are 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 a resistor to the bases of transistors, the collectors of which are connected through the diodes in the unlocking direction to the gate of the MOS transistor (patent RU No. 2337473), which is selected as prototype.

Недостатком прототипа является двухполярное управление МДП-транзистором, что уменьшает его устойчивость к эффекту SEGR и приводит к понижению надежности.The disadvantage of the prototype is the bipolar control of the MOS transistor, which reduces its resistance to the effect of SEGR and leads to a decrease in reliability.

Целью изобретения является повышение надежности.The aim of the invention is to increase reliability.

Поставленная цель достигается тем, что в силовой ключ на МДП-транзисторе, содержащий трансформатор, резистор, диод и два транзистора p-n-р- и n-p-n-типа, эмиттер транзистора p-n-р подключен к началу вторичной обмотки трансформатора, конец которой соединен с истоком МДП-транзистора и через резистор - с базой транзистора p-n-р, коллектор которого через диод в отпирающем направлении соединен с затвором МДП-транзистора, в трансформатор введена дополнительная вторичная обмотка, начало которой соединено с концом вторичной обмотки трансформатора, а конец дополнительной вторичной обмотки через дополнительно введенный резистор соединен с базой n-p-n- транзистора, переход коллектор-эмиттер которого подключен параллельно выводам затвор-исток МДП-транзистора.This goal is achieved by the fact that in the power switch on the MOS transistor containing a transformer, a resistor, a diode and two pn-p- and npn-type transistors, the emitter of the pn-p transistor is connected to the beginning of the transformer secondary winding, the end of which is connected to the MIS source -transistor and through a resistor - with the base of the transistor pn-p, the collector of which through the diode in the unlocking direction is connected to the gate of the MOS transistor, an additional secondary winding is introduced into the transformer, the beginning of which is connected to the end of the secondary winding of the transformer, and A second secondary winding through an additionally introduced resistor is connected to the base of the n-p-n-transistor, the collector-emitter junction of which is connected in parallel with the gate-source terminals of the MOS transistor.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема силового ключа на МДП-транзисторе (для упрощения чертежа на нем не показаны базо-эмиттерные резисторы транзисторов 4 и 5).The drawing shows a circuit diagram of a power switch on an MOS transistor (to simplify the drawing, it does not show the base-emitter resistors of transistors 4 and 5).

Силовой ключ на МДП-транзисторе содержит: трансформатор (1) с первичной обмоткой (2) и вторичной обмоткой (3); два транзистора (4) и (5) p-n-р- и n-p-n-типа; эмиттер транзистора (4) соединен с началом обмотки (3), а коллектор - через диод (6) в отпирающем направлении с затвором МДП-транзистора (7); конец обмотки (3) соединен непосредственно с истоком МДП-транзистора (7) и через резистор (8) с базой транзистора (4); начало дополнительной вторичной обмотки (9) соединено с концом обмотки (3); конец обмотки (9) через дополнительный резистор (10) соединен базой транзистора (5), переход коллектор-эмиттер которого подключен параллельно выводам затвор-исток МДП-транзистора(7).The power switch on the MOS transistor contains: a transformer (1) with a primary winding (2) and a secondary winding (3); two transistors (4) and (5) p-n-p- and n-p-n-type; the emitter of the transistor (4) is connected to the beginning of the winding (3), and the collector through the diode (6) in the unlocking direction with the gate of the MOS transistor (7); the end of the winding (3) is connected directly to the source of the MOS transistor (7) and through the resistor (8) to the base of the transistor (4); the beginning of the additional secondary winding (9) is connected to the end of the winding (3); the end of the winding (9) through an additional resistor (10) is connected to the base of the transistor (5), the collector-emitter junction of which is connected in parallel with the gate-source terminals of the MOS transistor (7).

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) также появляются короткие положительные импульсы с большой скважностью.When applying to the input of the device on the primary winding (2) of the transformer (1) short positive pulses with high duty cycle, the secondary positive windings (3) also have short positive pulses with high duty cycle.

Положительный потенциал с начала вторичной обмотки (3) поступает на эмиттер транзистора (4), а отрицательный потенциал с конца вторичной обмотки (3) поступает на исток МДП-транзистора (7) и через резистор (8) на базу транзистора (4) типа p-n-р и он открывается, и положительный потенциал с начала вторичной обмотки (3) через открытый транзистор (4) и диод (6) поступает на затвор МДП-транзистора (7), отрицательный потенциал с конца вторичной обмотки (3) непосредственно поступает на исток МДП-транзистора (7), происходит быстрый заряд емкости затвор-исток МДП-транзистора (7), и он открывается.The positive potential from the beginning of the secondary winding (3) goes to the emitter of the transistor (4), and the negative potential from the end of the secondary winding (3) goes to the source of the MOS transistor (7) and through the resistor (8) to the base of the transistor (4) of type pn -r and it opens, and the positive potential from the beginning of the secondary winding (3) through the open transistor (4) and the diode (6) enters the gate of the MOS transistor (7), the negative potential from the end of the secondary winding (3) directly goes to the source MOS transistor (7), there is a fast charge of the gate-source capacitance of the MIS-t anzistora (7), and it opens.

В паузе между короткими положительными импульсами на вторичной обмотке (3) на конце дополнительной вторичной обмотки (9) присутствует небольшое положительное напряжение, но его величины недостаточно для открывания транзистора (5) по цепи эмиттер транзистора (5), обмотка (9), резистор (10), база транзистора (5), и он будет закрыт. Емкость затвор-исток МДП-транзистора (7) остается заряженной положительным напряжением, и, следовательно, он остается открытым.In the pause between short positive pulses on the secondary winding (3) at the end of the additional secondary winding (9) there is a small positive voltage, but its value is not enough to open the transistor (5) through the emitter of the transistor (5), winding (9), resistor ( 10), the base of the transistor (5), and it will be closed. The gate-source capacitance of the MOS transistor (7) 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 на конце дополнительной вторичной обмотки (9) появляются положительные импульсы, которые через резистор (10) будут открывать транзистор (5), и он разрядит емкость затвор-исток МДП-транзистора (7) до напряжения, близкого к нулю, и МДП-транзистор (7) закроется.When short negative pulses are applied to the input of the device to the primary winding (2) of the transformer (1), positive pulses appear at the end of the additional secondary winding (9), which through the resistor (10) will open the transistor (5), and it will discharge the gate-source capacitance MOS transistor (7) to a voltage close to zero, and the MIS transistor (7) closes.

В предложенном устройстве сохранено быстродействие прототипа за счет активного шунтирования емкости затвор-исток МДП-транзистора (7) транзистором (5) и исключено отрицательное напряжение на затворе и, следовательно, повышена надежность при воздействии тяжелых заряженных частиц.In the proposed device, the prototype performance is preserved due to active shunting of the gate-source capacitance of the MOS transistor (7) by the transistor (5) and the negative gate voltage is eliminated and, therefore, reliability is increased when exposed to heavy charged particles.

Опытный образец устройства был собран на трансформаторе ТИЛ2 В, резисторах R(8)=R(10)=470 Ом и Rб-э(4)=Rб-э(5)=240 Ом, МДП-транзисторе (7) 2П794А4, диоде (6) 2Д510А и транзисторах 2Т313А, 2Т3117А.A prototype device was assembled on a TIL2 V transformer, resistors R (8) = R (10) = 470 Ohm and RB-e (4) = RB-e (5) = 240 Ohm, MOS transistor (7) 2P794A4, diode (6) 2D510A and transistors 2T313A, 2T3117A.

При управлении импульсами с амплитудой 7 В длительностью 10 мкс и периодом 112 мкс, время включения составило 0,5 мкс, выключения -0,1 мкс, при Uзи макс=6,5 В, Uзи мин=0,012 В.When controlling pulses with an amplitude of 7 V for a duration of 10 μs and a period of 112 μs, the on-time was 0.5 μs, the off time was 0.1 μs, with U max = 6.5 V, U min min = 0.012 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 (1)

Силовой ключ на МДП-транзисторе, содержащий трансформатор, резистор, диод и два транзистора p-n-р- и n-р-n-типа, эмиттер транзистора p-n-р подключен к началу вторичной обмотки трансформатора, конец которой соединен с истоком МДП-транзистора, и через резистор - с базой транзистора р-n-р, коллектор которого через диод в отпирающем направлении соединен с затвором МДП-транзистора, отличающийся тем, что в трансформатор введена дополнительная вторичная обмотка, начало которой соединено с концом вторичной обмотки трансформатора, а конец дополнительной вторичной обмотки через дополнительно введенный резистор соединен с базой n-р-n- транзистора, переход коллектор - эмиттер которого подключен параллельно выводам затвор - исток МДП-транзистора. A power switch on an MOS transistor containing a transformer, a resistor, a diode and two pn-p and n-p-n-type transistors, the emitter of the pn-p transistor 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 the resistor - with the base of the transistor pnp, the collector of which through the diode in the unlocking direction is connected to the gate of the MOS transistor, characterized in that an additional secondary winding is introduced into the transformer, the beginning of which is connected to the end of the transformer secondary winding, and the end is additionally through the secondary winding additionally introduced resistor connected to the base n-p-n- transistor, the collector - emitter of which is connected parallel to the gate terminal - MISFET source.
RU2012147620/08A 2012-11-08 2012-11-08 Mis transistor-based power switch RU2524853C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012147620/08A RU2524853C2 (en) 2012-11-08 2012-11-08 Mis transistor-based power switch

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012147620/08A RU2524853C2 (en) 2012-11-08 2012-11-08 Mis transistor-based power switch

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012147620A RU2012147620A (en) 2014-05-20
RU2524853C2 true RU2524853C2 (en) 2014-08-10

Family

ID=50695434

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012147620/08A RU2524853C2 (en) 2012-11-08 2012-11-08 Mis transistor-based power switch

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2524853C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2785321C1 (en) * 2022-07-22 2022-12-06 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" Power switch control circuit based on igbt or mis transistors

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU57059U1 (en) * 2006-04-28 2006-09-27 Андрей Васильевич Кукушкин SYNCHRONOUS RECTIFIER
RU2337473C1 (en) * 2007-07-30 2008-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение прикладной механики им. академика М.Ф. Решетнева" Power key with mis-transistor
RU2384940C2 (en) * 2008-05-20 2010-03-20 Открытое акционерное общество "Специальное конструкторское бюро приборостроения и автоматики" Control circuit for mis transistor based power switch

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU57059U1 (en) * 2006-04-28 2006-09-27 Андрей Васильевич Кукушкин SYNCHRONOUS RECTIFIER
RU2337473C1 (en) * 2007-07-30 2008-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение прикладной механики им. академика М.Ф. Решетнева" Power key with mis-transistor
RU2384940C2 (en) * 2008-05-20 2010-03-20 Открытое акционерное общество "Специальное конструкторское бюро приборостроения и автоматики" Control circuit for mis transistor based power switch

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2785321C1 (en) * 2022-07-22 2022-12-06 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" Power switch control circuit based on igbt or mis transistors
RU2806902C1 (en) * 2023-05-24 2023-11-08 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" Power switch control diagram based on igbt or mos transistors
RU2825437C1 (en) * 2024-03-18 2024-08-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" Power switch control circuit based on igbt or mis transistors

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012147620A (en) 2014-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8680837B2 (en) Driver for driving power switch element
US20140063593A1 (en) Capacitor discharge pulse drive circuit with fast recovery
US7750720B2 (en) Circuit arrangement and a method for galvanically separate triggering of a semiconductor switch
US6844779B2 (en) Optically isolated bias control circuit
JP2017077112A (en) Switch driving device and switch driving method
US10886912B2 (en) Gate circuit and gate drive circuit for power semiconductor switch
JP5761656B2 (en) Gate drive circuit
CN106209044B (en) MOSFET electronic switch driving circuit
RU2337473C1 (en) Power key with mis-transistor
JP2014150654A (en) Gate Drive circuit
JP2011024323A (en) Gate drive circuit, power conversion circuit, and gate drive method
RU2524853C2 (en) Mis transistor-based power switch
JP6295268B2 (en) Semiconductor drive device
CN107787556B (en) Circuit arrangement for controlling a transistor
RU2469473C1 (en) Mis transistor power key
RU2390094C2 (en) Mis transistor power key
RU2562752C2 (en) Mis-transistor based power switch
JP5423307B2 (en) Gate drive circuit of voltage controlled transistor
RU2571719C1 (en) Power key on mds-transistor
RU2340085C1 (en) Power key on mis transistor
JP2018007345A (en) Drive device for insulated gate type semiconductor element
RU2395159C1 (en) Power key on mis transistor
RU2340084C1 (en) Power key on mis transistor
RU2538301C1 (en) Half bridge galvanic isolated pulse-power amplifier
RU2469474C1 (en) Mis transistor power key

Legal Events

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

Effective date: 20191109