SU1287278A1 - Switching device with variable structure - Google Patents

Switching device with variable structure Download PDF

Info

Publication number
SU1287278A1
SU1287278A1 SU853901891A SU3901891A SU1287278A1 SU 1287278 A1 SU1287278 A1 SU 1287278A1 SU 853901891 A SU853901891 A SU 853901891A SU 3901891 A SU3901891 A SU 3901891A SU 1287278 A1 SU1287278 A1 SU 1287278A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
transistor
switch
mos
bipolar
drain
Prior art date
Application number
SU853901891A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Владимирович Машуков
Виктор Васильевич Сергеев
Original Assignee
Владимирский политехнический институт
Московский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе
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 Владимирский политехнический институт, Московский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе filed Critical Владимирский политехнический институт
Priority to SU853901891A priority Critical patent/SU1287278A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1287278A1 publication Critical patent/SU1287278A1/en

Links

Landscapes

  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к импульсной коммутационной технике. Может быть использоваго в качестве силового ключа в системах автоматического регулировани . Цель изобретени  - повышение КПД и увеличение быстродействи . Дл  этого в устройство введены три МДП-транзистора 3, 4и 5j которые совместно с бипол рным транзистором 2 ключа образуют две параллельаые коммутирующие цепи. Устройство содержит транзисторный ключ 1, датчик 6 тока, пороговый э лемент 7, элемент И-КЕ 8, клеммы 11 и 1ч источника питани , нагрузку 10, сток первого МДП-транзистора 3 соединен с эмиттером бипол рного транзистора 2, база которого подключена к истоку второго 4 и стоку третьего 5МДП-транзисторов. На чертеже также показаны: обща  шина .12 и управл юща  шина 20 устройства, перва  9 и втора  13 выходные клеммы транзисторного ключа, перва  18 и втора  19 управл ющие имны транзисторного ключа. 1 ил. i СЛThe invention relates to a pulse switching technique. It can be used as a power switch in automatic control systems. The purpose of the invention is to increase efficiency and increase speed. For this purpose, three MOS transistors 3, 4 and 5j are introduced into the device, which together with the bipolar transistor 2 of the key form two parallel switching circuits. The device contains a transistor switch 1, a current sensor 6, a threshold element 7, an IC element 8, terminals 11 and 1 h of the power supply, a load 10, the drain of the first MOS transistor 3 is connected to the emitter of a bipolar transistor 2, the base of which is connected to the source the second 4 and the drain of the third 5MDP transistors. The drawing also shows: the common bus .12 and the control bus 20 of the device, the first 9 and the second 13 output terminals of the transistor switch, the first 18 and the second 19 control terminals of the transistor switch. 1 il. i SL

Description

tSPtSP

0000

- го - go

0000

Изобретение относитс  к импульсной коммутационной технике и может быть использовано в качестве силово- го ключа в системах автоматического регулировани .The invention relates to a pulse switching technique and can be used as a power switch in automatic control systems.

Целью изобретени   вл етс  повышение КПД и увеличение быстродействи  устройства за счет перекоммутации провод щих цепей транзисторного ключа при перегрузках, введени  второго управл нмдего входа ключа и использовани  коммутирукщей цеди дл  ускорени , переключени  транзисторного ключа. Цель достигаетс  введением трех МДП-транзисторов, которые совместно с бипол рным транзистором ключа образуют две параллельные коммутирующие цепи.The aim of the invention is to increase the efficiency and increase the speed of the device by re-switching the conductive circuits of the transistor switch during overloads, introducing a second control of the key input and using a switching point to accelerate the switching of the transistor switch. The goal is achieved by the introduction of three MOS transistors, which, together with the bipolar key transistor, form two parallel switching circuits.

На чертеже показана функциональна  схема устройства.The drawing shows the functional diagram of the device.

Устройство содержит транзисторный ключ 1, бипол рный транзистор 2, первый 3, второй 4 и третий 5 МДП-тран- зисторы, датчик тока 6, пороговый элемент 7, элемент И-НЕ 8. Коллектор бипол рного транзистора 2 соединен со стоком второго МДП-транзистора 4 и подключен к первой выходной клемме 9 транзисторного ключа 1, котора The device contains a transistor switch 1, a bipolar transistor 2, a first 3, a second 4 and a third 5 MOS transistors, a current sensor 6, a threshold element 7, an AND-NE element 8. The collector of a bipolar transistor 2 is connected to the drain of the second MDP- transistor 4 and is connected to the first output terminal 9 of transistor switch 1, which

10ten

1515

2020

2525

нулевой сигнал относительно общей ны 12. Первый 3 и второй 4 МДП-тр зисторы при этом закрыты, а трети МДП-транзистор 5 открыт и поддерж ет закрытое состо ние бипол рного транзистора 2. Коммутирующие цепи образованные МДП-транзисторами 4 и бипол рным транзистором .2, МД транзистором 3, разомкнуты, и ток рез нагрузку 10 не протекает. Нап жение на датчике тока 6 равно нул выходной сигнал порогового устрой 7 также равен нулю.the zero signal is relative to the common 12. The first 3 and second 4 MOS transistors are closed, and a third of the MOS transistor 5 is open and maintains the closed state of the bipolar transistor 2. The switching circuits formed by the MOS transistors 4 and the bipolar transistor. 2, MD transistor 3, open, and the current through the load 10 does not leak. The voltage on the current sensor 6 is zero and the output signal of the threshold device 7 is also zero.

В открытом состо нии устройств на управл ющую шину 20 подаетс  е ничный сигнал, который открывает транзисторы 3 и 4, и между первой и второй 13 выходными клеммами тр зисторного ключа 1 образуетс  ток провод ща  цепь, в результате чег от источника питани  через нагруз 10, транзисторный ключ 1, датчик ка 6 протекает ток.In the open state of the devices, a control signal 20 is supplied to the control bus 20, which opens the transistors 3 and 4, and a conductive circuit is formed between the first and second 13 output terminals of the transistor switch 1, as a result of the load from the power source the transistor switch 1, the sensor ka 6 current flows.

Пока величина этого тока не пр шает номинальное значение, сигна на выходе 17 порогового элемента остаетс  равным нулю и третий МД транэистор 5 открыт. Падение нап ни  на этом транзисторе таково, As long as the magnitude of this current does not exceed the nominal value, the signal at the output 17 of the threshold element remains equal to zero and the third MD transistor 5 is open. The fall of a nap on this transistor is

через нагрузку 10 подключена к первой переход база-эмиттер бипол рногоthrough the load 10 is connected to the first transition base-emitter bipolar

нулевой сигнал относительно общей шины 12. Первый 3 и второй 4 МДП-тран- зисторы при этом закрыты, а третий МДП-транзистор 5 открыт и поддерживает закрытое состо ние бипол рного транзистора 2. Коммутирующие цепи,, образованные МДП-транзисторами 4, 5 и бипол рным транзистором .2, МДП- транзистором 3, разомкнуты, и ток через нагрузку 10 не протекает. Напр жение на датчике тока 6 равно нулю, выходной сигнал порогового устройства 7 также равен нулю.the zero signal relative to the common bus 12. The first 3 and second 4 MOS transistors are closed, and the third MOS transistor 5 is open and maintains the closed state of the bipolar transistor 2. The switching circuits formed by the MOS transistors 4, 5 and the bipolar transistor .2, the MOS transistor 3, is open, and the current through the load 10 does not flow. The voltage on the current sensor 6 is zero, the output signal of the threshold device 7 is also zero.

В открытом состо нии устройства на управл ющую шину 20 подаетс  единичный сигнал, который открывает МДП- транзисторы 3 и 4, и между первой 9 и второй 13 выходными клеммами транзисторного ключа 1 образуетс  токо- провод ща  цепь, в результате чего от источника питани  через нагрузку 10, транзисторный ключ 1, датчик тока 6 протекает ток.In the open state of the device, a single signal is supplied to the control bus 20, which opens the MOS transistors 3 and 4, and a current-conducting circuit is formed between the first 9 and second 13 output terminals of the transistor switch 1, resulting in 10, the transistor switch 1, the current sensor 6 current flows.

Пока величина этого тока не превышает номинальное значение, сигнал на выходе 17 порогового элемента 7 остаетс  равным нулю и третий МДП- транэистор 5 открыт. Падение напр жени  на этом транзисторе таково, чтоAs long as this current does not exceed the nominal value, the signal at the output 17 of the threshold element 7 remains equal to zero and the third MOS transistor 5 is open. The voltage drop across this transistor is such that

переход база-эмиттер бипол рногоbase-emitter transition bipolar

клемме 11 источника питани . Истоки первого 3 и третьего 5 МДП-транзисторов подключены к общей шине 12 устройства и к второй выходной клемме .power supply terminal 11. The sources of the first 3 and third 5 MOS transistors are connected to the common bus 12 of the device and to the second output terminal.

13 транзисторного ключа, котора  че- 35 р жени  на этих МДП-транзисторах при13 transistor switches, which are drawn on these MOS transistors with

рез датчик 6 соединена с второй клем- мйй 14 источника питани . Выход 15 датчика тока 6 подключен к входу 16 порогового элемента 7, выход 17 которого подключен к одному из входов элемента И-НЕ 8. Сток первого МДП- транзйстора 3 соединен с эмиттером бипол рного транзистора 2, база которого подютючена к истоку второго 4 и стоку третьего 5 МДП-транзисторов. Выход элемента И-НЕ 8 подключен к первому управл ющему входу 18 транзисторного , а объединенные затво- -ры первого 3 и второго 4 МДП-транзисторов соединены с вторым управл ющим входом 19 транзисторного ключа 1, который подключен к второму входу элемента И-НЕ 8 и управл ющей шине 20 устройства.The sensor cut 6 is connected to the second terminal 14 of the power supply. The output 15 of the current sensor 6 is connected to the input 16 of the threshold element 7, the output 17 of which is connected to one of the inputs of the NAND element 8. The drain of the first MOS transistor 3 is connected to the emitter of bipolar transistor 2, the base of which is connected to the source of the second 4 and drain third 5 MOS transistors. The output of the NAND element 8 is connected to the first control input 18 of the transistor, and the combined gates of the first 3 and second 4 MOS transistors are connected to the second control input 19 of the transistor switch 1, which is connected to the second input of the AND 8 element and control bus 20 of the device.

..

Устройство функционирует следующимThe device operates as follows

образом.in a way.

В закрытом состо нии ключа на управл йщую шину 20 устройства поданIn the closed state of the key to the control bus 20 of the device is fed

транзистора 2 закрыт и ток протекает только по цепи, образованной МДП- транзисторами 4 и 5. Потери мощности в ключе, обусловленные падением наптоке меньше номинального, невелики - меньше, чем потери мощности в цепи, образованной бипол рным транзистором 2 и первьш МДП-транзистором 1 при том же самом токе. Один бишзл рный транзистор также имел бы высокое нап- |р жение насьш1ени  с учетом того, что коммутируема  цепь высокольтна .transistor 2 is closed and the current flows only through the circuit formed by MOS transistors 4 and 5. Power loss in the switch caused by a fall in current flow less than the nominal one is small — less than the power loss in the circuit formed by the bipolar transistor 2 and the first MOS transistor 1 with the same current. A single bischlard transistor would also have a high impedance voltage, given that the switched circuit is high.

При включении устройства через открытый третий МДП-транзистор 5 емкость затвор-исток второго МДП- транзистора 4 разр жаетс , :7ранзистор 4 закрываетс  и ток через нагрузку прекращаетс .When the device is turned on through the open third MOS transistor 5, the gate-source capacitance of the second MOS transistor 4 discharges: 7 the transistor 4 closes and the current through the load ceases.

Если при включенном устройстве ток через нагрузку и, следовательно, через датчик превьш1ает номинальный, происходит изменение структуры ключа. Пороговый элемент 7 вырабатывает единичный сигнал, на выхода элемента И-НЕ 8 вырабатываетс  нулевой сигнал, которьй закрывает МДП-транзистор 5, напр жение на базе бипол рного транIf, with the device turned on, the current through the load and, therefore, through the sensor exceeds the nominal value, the key structure changes. The threshold element 7 generates a single signal, the output signal of the element IS-HE 8 produces a zero signal, which closes the MIS transistor 5, the voltage at the base of the bipolar trans

зистора 2 увеличиваетс  и он отпираетс . Ток нагрузки протекает по цеп последовательно соединенных бипол рного транзистора 2 и первого ВДП- транзистора 3. Эта цепь, несмотр  на большие потери мощности, обладает большей нагрузочной способностью. Данный режим реализуетс  только при перегрузках, например, при включении и в других кратковременных режимах.Zistor 2 increases and it is unlocked. The load current flows through the circuit of a series-connected bipolar transistor 2 and the first VDP transistor 3. This circuit, despite large power losses, has a greater load capacity. This mode is implemented only in case of overloads, for example, when switched on and in other short-term modes.

Бипол рный транзистор 2 насьш1ен из-за большого сопротивлени  высоко- омной коллекторной области, обусловленного высоковольтными р-п переходами , и степень его насьш1ени  увеличиваетс  с увеличением тока.При вык-- лючбнии устройства первый МДП-тран- зистор 3 закрываетс , обрыва  цепь дн  тока эмиттер-база, а третий МДП- транзистор 5 открываетс , создава  низкоомную цепь дл  рассасывани  носителей из коллекторной области и перехода база-коллектор бипол рного транзистора 2. В результате врем  выключени  сокращаетс .The bipolar transistor 2 is saturated because of the high resistance of the high-resistance collector region due to high-voltage pn junctions, and its degree of end increases with increasing current. When the device is disconnected, the first MIS transistor 3 closes, breaking off the emitter-base current, and the third MOS transistor 5 is opened, creating a low-resistance circuit for resorption of carriers from the collector region and the base-collector transition of the bipolar transistor 2. As a result, the turn-off time is reduced.

Таким образом, при номинальныхThus, at nominal

токах нагрузки в транзисторном ключе используетс  экономическа  цепь,load currents in the transistor switch uses an economic circuit,

состо ща  из высоковольтного второconsisting of high voltage second

торный ключ, выполненный на бипол рном транзисторе, датчик тока, поро-. говый элемент, элемент И-НЕ, коллектор бипол рного транзистора соединен с первой выходной клеммой транзисторного ключа, котора  через нагрузку соединена с первой клеммой источника питани , втора  выходна  клемма транзисторного ключа через датчик тока подключена к второй клемме источника питани , выход датчика тока подключен к входу порогового элемента , выход которого соединен с одним из входов элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с управл ющей шиной устройства, а выход - с первым управл ющим входом транзисторного ключа, отличающеес  тем, что, с целью повътени  КПД и увеличени  быстродействи ,.в транзисторный ключ введены три МДП-транзистора, сток первого МДП-транзистора соединен с эмиттером бипол рного транзистора , база которого подключена к истоку второго и стоку третьего МДП-; транзисторов, затвор третьего МДП- транзистора подключен к первому управл ющему входу транзисторного ключа, а исток соединен с общей шинойtorque switch made on a bipolar transistor, current sensor, time. The second element, the IS-NE element, the collector of the bipolar transistor is connected to the first output terminal of the transistor switch, which is connected to the first terminal of the power source through the load, the second output terminal of the transistor switch is connected to the second power source terminal, the current sensor output is connected to the input of the threshold element, the output of which is connected to one of the inputs of the NAND element, the second input of which is connected to the control bus of the device, and the output to the first control input of the transistor switch, chayuschees in that, for the purpose povteni efficiency and improve performance, three key .in transistor MISFET introduced, a drain of the first MIS transistor is connected to the emitter of a bipolar transistor whose base is connected to the source of the second and third MIS drain; transistors, the gate of the third MOS transistor is connected to the first control input of the transistor switch, and the source is connected to the common bus

го МДП-транзистора 4 и низковольтно- 30устройства, истоком первого МДПго третьего МДП-транзистора 5. Притранзистора и второй выходной клем-пof the MOSFET 4 and the low-voltage device 30, the source of the first MOSFET of the third MOSFET 5. The transistor and the second output terminal-p

больших токах нагрузки используетс „ й транзисторного ключа, сток вто- high load currents are used by the nd transistor switch, the drain of the second

цепь бипол рного транзистора 2, ар МДП-транзистора соединен с колпри переключении устройства обе це-лектором бипол рного транзистора,The circuit of the bipolar transistor 2, ar of the MOS transistor is connected to the device when the device is switched by both the center of the bipolar transistor,

пи взаимодействуют, обеспечива  высо-зза затворы первого и второго ВДП-тран - Р Яе&ствие. . зисторов подключены к второму управФо рмула изобретени л ющему входу транзисторного ключа.pi interact, providing high-level gates of the first and second VDP-trans-R and & . The resistors are connected to the second control terminal of the invention on the input of the transistor switch.

Переключающее устройство с перемен-который соединен с управл ющей шинойA switching device with a variable that is connected to the control bus

ной структурой, содержащее транзис-устройства.structure containing a transis device.

QQ

5five

00

5five

торный ключ, выполненный на бипол рном транзисторе, датчик тока, поро-. говый элемент, элемент И-НЕ, коллектор бипол рного транзистора соединен с первой выходной клеммой транзисторного ключа, котора  через нагрузку соединена с первой клеммой источника питани , втора  выходна  клемма транзисторного ключа через датчик тока подключена к второй клемме источника питани , выход датчика тока подключен к входу порогового элемента , выход которого соединен с одним из входов элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с управл ющей шиной устройства, а выход - с первым управл ющим входом транзисторного ключа, отличающеес  тем, что, с целью повътени  КПД и увеличени  быстродействи ,.в транзисторный ключ введены три МДП-транзистора, сток первого МДП-транзистора соединен с эмиттером бипол рного транзистора , база которого подключена к истоку второго и стоку третьего МДП-; транзисторов, затвор третьего МДП- транзистора подключен к первому управл ющему входу транзисторного ключа, а исток соединен с общей шинойtorque switch made on a bipolar transistor, current sensor, time. The second element, the IS-NE element, the collector of the bipolar transistor is connected to the first output terminal of the transistor switch, which is connected to the first terminal of the power source through the load, the second output terminal of the transistor switch is connected to the second power source terminal, the current sensor output is connected to the input of the threshold element, the output of which is connected to one of the inputs of the NAND element, the second input of which is connected to the control bus of the device, and the output to the first control input of the transistor switch, chayuschees in that, for the purpose povteni efficiency and improve performance, three key .in transistor MISFET introduced, a drain of the first MIS transistor is connected to the emitter of a bipolar transistor whose base is connected to the source of the second and third MIS drain; transistors, the gate of the third MOS transistor is connected to the first control input of the transistor switch, and the source is connected to the common bus

0устройства, истоком первого МДПDevices, the source of the first TIR

Claims (1)

Формула изобретения Переключающее устройство с переменной структурой, содержащее транзистранзистора подключен к первому управляющему входу транзисторного ключа, а исток соединен с общей шиной •30 устройства, истоком первого МДПтранзистора и второй выходной клем-ι мой транзисторного ключа, сток второго МДП-транзистора соединен с коллектором биполярного транзистора, 35 а затворы первого и второго МДП-тран*зисторов подключены к второму управляющему входу транзисторного ключа, который соединен с управляющей шиной устройства.SUMMARY OF THE INVENTION A switching device with a variable structure containing a transistor is connected to the first control input of the transistor switch, and the source is connected to the device’s common bus • 30, the source of the first MOS transistor and the second output terminal of the transistor key, the drain of the second MOS transistor is connected to the collector of the bipolar transistor, 35 and the gates of the first and second MOS transistors * are connected to the second control input of the transistor switch, which is connected to the control bus of the device.
SU853901891A 1985-05-27 1985-05-27 Switching device with variable structure SU1287278A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU853901891A SU1287278A1 (en) 1985-05-27 1985-05-27 Switching device with variable structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU853901891A SU1287278A1 (en) 1985-05-27 1985-05-27 Switching device with variable structure

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1287278A1 true SU1287278A1 (en) 1987-01-30

Family

ID=21179517

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU853901891A SU1287278A1 (en) 1985-05-27 1985-05-27 Switching device with variable structure

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1287278A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Патент DE № 3240778, .кл. Н 03 К 17/56, 04.11.82. Электронна техника в автоматике. Вып. 13. М.: Радио и св зь, 1982, с. 205, рис. 1. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4366522A (en) Self-snubbing bipolar/field effect (biofet) switching circuits and method
US5164872A (en) Load circuit commutation circuit
US4500801A (en) Self-powered nonregenerative fast gate turn-off FET
US4798983A (en) Driving circuit for cascode BiMOS switch
JP2821714B2 (en) Power MOSFET drive circuit to reduce cross conduction current
US4500802A (en) Three terminal bidirectional source to source FET circuit
US6407594B1 (en) Zero bias current driver control circuit
US4672245A (en) High frequency diverse semiconductor switch
KR930007794B1 (en) Circuit arrangement operable for mos fet connected to source
US4547686A (en) Hybrid power semiconductor switch
US4487457A (en) Gating circuit for combining series and parallel connected FETs
JPH02214219A (en) Bipolar mos tri-state output buffer
US4490631A (en) Totem pole/open collector selectable output circuit
WO1988005228A1 (en) Ttl compatible cmos input circuit
SU1287278A1 (en) Switching device with variable structure
JPH0879034A (en) Driving circuit device of semiconductor device for electric power
JP3258050B2 (en) Circuit device with inductive load MOSFET
DE3575059D1 (en) AND GATE FOR ECL CIRCUITS.
US4571501A (en) Electronic control circuit
CA2120884A1 (en) Zero bias current low-side driver control circuit
US6940319B2 (en) Device for controlling high and low levels of a voltage-controlled power switch
KR102410531B1 (en) Gate driving circuit
CN112072897B (en) Grid driving circuit of power semiconductor chip and driving method thereof
SU1598152A1 (en) Transistor relay
SU1051717A1 (en) Semiconductor switch