SU1734205A1 - Field transistor switch - Google Patents
Field transistor switch Download PDFInfo
- Publication number
- SU1734205A1 SU1734205A1 SU904822750A SU4822750A SU1734205A1 SU 1734205 A1 SU1734205 A1 SU 1734205A1 SU 904822750 A SU904822750 A SU 904822750A SU 4822750 A SU4822750 A SU 4822750A SU 1734205 A1 SU1734205 A1 SU 1734205A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- field
- transistor
- effect transistor
- circuit
- control
- Prior art date
Links
Landscapes
- Electronic Switches (AREA)
Abstract
Использование: изобретение относитс к импульсной технике и предназначено дл коммутации различного вида нагрузок, включа электромагнитные, при посто нном питающем напр жении. Сущность изобретени : устройство содержит два транзистора 1, 4, три резистора 7, 8, 9, стабилитрон (5), нагрузку 2, шину питани 3, две управл ющих шины 6, 10. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. Недостатком этого схемного решени вл етс отсутствие электрической изол ции управл ющей цепи от силовой, кроме того, энергетическа эффективность его недостаточна . Повышение быстродействи полевого ключа приводит к еще большему усложнению схемы, так как дл этого необходимо формирование процесса шунтировани входной цепи полевого транзистора при его запирании. Одновременно с этим, длительность импульса, требующа с дл управлени силовым полевым транзистором велика, что приводит к неудовлетворительным мас- согабаритным характеристикам управл ющего разделительного трансформатора, выполн ющего функции электрической изол ции управл ющей цепи от входной. Более эффективным вл етс управление силовым полевым транзистором при помощи коротких импульсов, длительность которых существенно меньше длительности w Ј N со ;ГО о СЛUsage: the invention relates to a pulse technique and is intended for switching various types of loads, including electromagnetic ones, at a constant supply voltage. The essence of the invention: the device contains two transistors 1, 4, three resistors 7, 8, 9, zener diode (5), load 2, power supply bus 3, two control buses 6, 10. 1 Cp. f-ly, 3 ill. The disadvantage of this circuit solution is the absence of electrical isolation of the control circuit from the power circuit; in addition, its energy efficiency is insufficient. Improving the performance of the field key leads to even more complication of the circuit, since this requires the formation of a process of shunting the input circuit of the field-effect transistor when it is locked. At the same time, the pulse duration required for controlling the power field-effect transistor is long, which leads to unsatisfactory overall dimensions of the control isolating transformer, which performs the function of electrical isolation of the control circuit from the input. It is more effective to control the power field-effect transistor using short pulses, the duration of which is substantially less than the duration w Ј N c; GO o SL
Description
открытого или закрытого состо ни силового транзистора. Подобное устройство дает возможность значительно улучшить массо- габаритные характеристики управл ющего разделительного трансформатора за счет уменьшени длительности передаваемых импульсов. Это техническое решение вл етс наиболее близким к предлагаемому по технической сущности.open or closed state of the power transistor. Such a device makes it possible to significantly improve the overall dimensions of the control isolating transformer by reducing the duration of the transmitted pulses. This technical solution is the closest to that proposed by the technical nature.
Недостатком этого устройства вл етс ограниченна область применени , что обусловлено наличием в цепи зар да емкости затвор-исток дополнительных элементов , отсутствием достаточно эффективного шунтировани емкости затвор-исток на этапе ее разр да. Кроме того, существенное вли ние оказывает эффект Миллера при включении полевого транзистора. Эти факторы обусловливают невысокую скорость перезар да входной емкости полевого транзистора и, как вследствие, вызывают невысокое быстродействие ключа. Стремление получить большее быстродействие приводит к увеличению мощности, рассеиваемой схемой управлени . Следовательно, применение известного технического решени возможно или при невысоком быстродействии ключа, или при увеличенной мощности рассеиваемой схемой управлени . Таким образом, область его применени ограничена этими факторами и он не может использоватьс в современных высокоэффективных системах электроники,автоматики и преобразовательной техники.A disadvantage of this device is the limited field of application, which is due to the presence of additional elements in the charge-source capacitance charge circuit, the lack of a sufficiently effective gate-source capacitance at the stage of its discharge. In addition, the Miller effect has a significant effect when the field-effect transistor is turned on. These factors cause a low recharge rate of the input capacitance of the field-effect transistor and, as a result, cause a low speed of the key. The desire to get more speed leads to an increase in power dissipated by the control circuit. Therefore, the application of the known technical solution is possible either with a low key speed or with increased power dissipated by the control circuit. Thus, its field of application is limited by these factors and it cannot be used in modern high-performance systems of electronics, automation, and converter technology.
Цель изобретени - устранение этого недостатка, а именно расширение области применени полевого транзисторного ключа за счет повышени быстродействи и уменьшени мощности, рассеиваемой схемой управлени .The purpose of the invention is to eliminate this disadvantage, namely the expansion of the field of application of the field-effect transistor switch by increasing the speed and reducing the power dissipated by the control circuit.
Указанна цель достигаетс тем, что в предлагаемом устройстве при использовании известного принципа управлени с помощью коротких импульсов затвор полевого транзистора шунтируетс бипол рным шунтирующим транзистором и вл етс входом управлени дл отпирающего сигнала, а база шунтирующего транзистора вл етс входом управлени дл запирающего сигнала и через один из резисторов соединена с коллектором полевого транзистора, а затвор полевого транзистора, кроме того, через другой резистор подключен к потенциальному полюсу источника питани . Дл последующего повышени быстродействи транзисторного полевого ключа в него введен дополнительный бипол рный транзистор , коллекторно-эмиттерным переходом подключенный параллельно базо-эмиттер- ному переходу шунтирующего транзистораThis goal is achieved in that the proposed device, using the known control principle using short pulses, the gate of the field-effect transistor is shunted by a bipolar shunt transistor and is the control input for the unlocking signal, and the base of the shunt transistor is the control input for the locking signal and through one of the resistors connected to the collector of the field-effect transistor, and the gate of the field-effect transistor, in addition, through another resistor is connected to the potential pole of the source ka supply. To further increase the speed of the transistor field switch, an additional bipolar transistor was introduced into it, a collector-emitter junction connected in parallel with the base-emitter junction of the shunt transistor
и включаемый от отпирающего сигнала управлени .and activated from the unlocking control signal.
На чертеже фиг. 1 и 2 приведены схемы полевого транзисторного ключа по п. 1 и 2In FIG. 1 and 2 are diagrams of a field-effect transistor switch according to claim 1 and 2
формулы изобретени , а на фиг. 3 показаны временные диаграммы работы схемы.claims, and fig. 3 shows the timing diagram of the scheme.
Полевой транзисторный ключ по чертежу фиг. 1 содержит полевой транзистор 1, в стоковую цепь которого включена нагрузкаThe field-effect transistor switch according to the drawing of FIG. 1 contains a field-effect transistor 1, the load circuit of which is included in the drain circuit
0 2 и положительна шина 3 источника питани . Параллельно затвору и истоку полевого транзистора 1 подключены коллектор и эмиттер соответственно шунтирующего бипол рного транзистора 4, а также защитный0 2 and positive power supply bus 3. Parallel to the gate and the source of the field-effect transistor 1, a collector and an emitter are connected, respectively, of the shunt bipolar transistor 4, as well as a protective
5 стабилитрон 5. Затвор полевого транзистора 1 подключен к шине отпирающего сигнала 6 и через первый резистор 7 - к положительной шине 3 источника питани . База бипол рного транзистора 4 через вто0 рой резистор 8 соединена со стоком полевого транзистора 1, а через третий резистор 9 - с шиной запирающего сигнала 10.5 zener diode 5. The gate of the field-effect transistor 1 is connected to the unlocking signal bus 6 and through the first resistor 7 to the positive bus 3 of the power supply. The base of the bipolar transistor 4 is connected through the second resistor 8 to the drain of the field-effect transistor 1, and through the third resistor 9 to the blocking signal bus 10.
Полевой транзисторный ключ по чертежу фиг. 2 содержит, кроме названных эле5 ментов, дополнительный бипол рный транзистор 11, коллектор и эмиттер которого подключены к базе и эмиттеру соответственно шунтирующего транзистора 4, а база транзистора 11 через четвертый резисторThe field-effect transistor switch according to the drawing of FIG. 2 contains, in addition to these elements, an additional bipolar transistor 11, the collector and emitter of which are connected to the base and the emitter of the shunt transistor 4, respectively, and the base of transistor 11 through the fourth resistor
0 12 соединена с затвором полевого транзистора 1.0 12 is connected to the gate of the field-effect transistor 1.
Временные диаграммы по чертежу фиг. 3 соответствуют: эпюра 13 - отпирающему сигналу на входе 6 схем ключей; эпюра 14 5 запирающему сигналу на входе 10 схемы ключей; эпюра 15-напр жению на затворе полевого транзистора 1; эпюра 16 - току стока полевого транзистора 1; эпюра 17 - напр жение сток-исток полевоготранзисто0 ра 1.Timing diagrams for FIG. 3 correspond: plot 13 to the unlocking signal at the input of 6 key circuits; plot 14 5 the locking signal at the input 10 of the key circuit; plot 15-voltage across the gate of field-effect transistor 1; plot 16 - current drain field-effect transistor 1; plot 17 — drain-source voltage of a field-to-transistor 1.
Полевой транзисторный ключ по фиг. 1 работает следующим образом. Предположим , что в начальный рассматриваемый момент времени полевой транзистор 1 заперт.The field effect transistor switch of FIG. 1 works as follows. Suppose that at the initial considered instant of time the field effect transistor 1 is locked.
5 Запертое состо ние транзистора 1 характеризуетс высоким уровнем напр жени на его стоке. Вследствие этого ток, протекающий через резистор 8 идет в базу шунтирующего транзистора 4 и откры0 вает его, обеспечива нулевое напр жение на входе полевого транзистора 1 и подтвержда его запертое состо ние.5 The locked state of transistor 1 is characterized by a high level of voltage across its drain. As a consequence, the current flowing through the resistor 8 goes to the base of the shunt transistor 4 and opens it, providing a zero voltage at the input of the field-effect transistor 1 and confirming its locked state.
В момент времени to (см. эпюру 13 фиг. 3) поступает импульс отпирани . Он зар жаетAt time point to (see plot 13 of Fig. 3), an impulse is unlocked. He charges
5 входную емкость полевого транзистора 1 и напр жение на затворе начинает увеличиватьс в соответствии с эпюрой 15 диаграммы фиг. 3. Когда это напр жение достигнет напр жени Unop (врем ti), по вл етс ток стока (эпюра 16) транзистора 1. Одновременно с этим уменьшаетс напр жение сток-исток этого же транзистора и в момент времени t2 он полностью открываетс (эпюра 17). При этом, так как напр жение сток- исток транзистора 1 достаточно мало, то шунтирующий транзистор 4 запираетс из- за прекращение ранее существовавшего его базового тока. Так как транзистор 4 заперт, то открытое состо ние полевого транзистора 1 поддерживаетс за счет протекани тока через резистор 7 и стабилитрон 5, при этом импульс отпирающего сигнала на входе 6 может быть сн т, а на затворе транзистора 1 напр жение будет равно напр жению стабилизации стабилитрона 5 (DCT на эпюре 15 фиг. 3). Таким образом, дл открывани полевого транзисторного ключа необходим короткий импульс отпирани , далее он находитс в открытом состо нии за счет внутренней обратной св зи схемы управлени .5, the input capacitance of the field-effect transistor 1 and the voltage across the gate begin to increase in accordance with the diagram 15 of the diagram of FIG. 3. When this voltage reaches the voltage Unop (time ti), the drain current (plot 16) of transistor 1 appears. Simultaneously, the drain-source voltage of the same transistor decreases and at time t2 it opens fully (plot 17 ). In this case, since the voltage of the drain to the source of transistor 1 is sufficiently small, the shunt transistor 4 is closed due to the termination of the previously existing base current. Since the transistor 4 is locked, the open state of the field-effect transistor 1 is maintained by the flow of current through the resistor 7 and the zener diode 5, the pulse of the unlocking signal at input 6 can be removed, and at the gate of transistor 1 the voltage will be equal to the stabilization voltage Zener diode 5 (DCT on the plot 15 of Fig. 3). Thus, a short unlocking pulse is required to open the field-effect transistor switch, then it is in the open state due to the internal feedback of the control circuit.
С поступлением запирающего импульса на вход 10 (эпюра 14 фиг. 3) во врем тз открываетс шунтирующий транзистор 4. Зар д входной емкости полевого транзи- стора 1 форсированно уменьшаетс . Напр жение на затворе транзистора 1 снижаетс и в момент времени Т4 достигает значени ипор(эпюра 15фиг. 3). Начинает спадать ток стока транзистора 1, который заканчивает- с в момент времени ts (эпюра 16). Начинаетс увеличение напр жени сток-исток транзистора 1 (эпюра 17). Транзистор 1 полностью запираетс . Это приводит к по влению базового тока шунтирующего транзистора 4 через резистор 8, который далее посто нно находитс в открытом состо нии . Таким образом, дл запирани ключа необходим также короткий импульс.With the arrival of a blocking pulse at the input 10 (plot 14 of Fig. 3), a shunt transistor 4 opens during T3. The charge of the input capacitance of field-effect transistor 1 decreases rapidly. The voltage across the gate of the transistor 1 decreases and at time T4 reaches the value ipor (plot 15, fig. 3). The drain current of the transistor 1 begins to terminate, which terminates with at the moment of time ts (plot 16). An increase in the drain-source voltage of transistor 1 (plot 17) begins. The transistor 1 is completely locked. This leads to the appearance of the base current of the shunt transistor 4 through the resistor 8, which is then constantly in the open state. Thus, a short pulse is also needed to lock the key.
Далее процессы повтор ютс и схема работает аналогичным образом.Further, the processes are repeated and the circuit operates in a similar manner.
Схема ключа по чертежу фиг. 2 содержит дополнительный транзистор 11, который открываетс с приходом отпирающего импульса по входу 6. Этим исключаетс про- текание тока сигнала отпирани через открытый коллекторно-эмиттерный переход шунтирующего транзистора 4, чем повышаетс быстродействие ключа на включение за счет уменьшени времени зар да входной Key scheme according to the drawing of FIG. 2 contains an additional transistor 11, which opens with the arrival of a trigger pulse at input 6. This prevents the signal current from unlocking through the open collector-emitter junction of the shunt transistor 4, which increases the switching speed of the switch by reducing the input charging time
емкости полевого транзистора 1 при равных затратах мощности от схемы управлени .capacitance of the field-effect transistor 1 with equal power input from the control circuit.
Таким образом, независимо от наличи или отсутстви управл ющих импульсов после окончани коммутационных процессов переключени полевого транзистор 1 находитс в одном из двух состо ний - Включено или Выключено. Этим упрощаетс схема управлени , снижаетс ее энергопотребление и может быть уменьшена масса и габариты управл ющего разделительного трансформатора, если это требуетс дл электрической изол ции управл ющей цепи от силовой. Шунтирование входа полевого транзистора обеспечивает увеличение быстродействие ключа, а также исключает отри- цательное вли ние эффекта Миллера силового полевого транзистора. Такими положительными качествами расшир ютс области применени полевого ключа в современных системах автоматики и преобразовательной техники.Thus, regardless of the presence or absence of control pulses after the end of switching switching processes, the field-effect transistor 1 is in one of two states, On or Off. This simplifies the control circuit, reduces its power consumption, and can reduce the weight and dimensions of the control isolating transformer, if required for electrical isolation of the control circuit from the power circuit. Shunting the input of the field-effect transistor provides an increase in the speed of the key, and also eliminates the negative effect of the Miller effect of the power field-effect transistor. Such positive qualities extend the field of application of the field key in modern automation systems and converter equipment.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904822750A SU1734205A1 (en) | 1990-05-14 | 1990-05-14 | Field transistor switch |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904822750A SU1734205A1 (en) | 1990-05-14 | 1990-05-14 | Field transistor switch |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1734205A1 true SU1734205A1 (en) | 1992-05-15 |
Family
ID=21512824
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904822750A SU1734205A1 (en) | 1990-05-14 | 1990-05-14 | Field transistor switch |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1734205A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2455727C1 (en) * | 2010-11-01 | 2012-07-10 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Field transistor switch |
-
1990
- 1990-05-14 SU SU904822750A patent/SU1734205A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Окснер Е.С. Мощные полевые транзисторы и их применение: Пер. с англ, - М,: Радио и св зь, 1985, с. 103, рис. Там же, с. 116, рис. 5.2. Авторское свидетельство СССР №. 1633486, кл. Н 03 К 17/04. Криштафович И.А. Мощные полевые транзисторы в устройствах вторичного электро- питани . - Киев: Изд. общ. Знание УССР, 1987, с. 16, рис.9. Изобретение относитс к импульсной технике и предназначено дл коммутации различного вида нагрузок, включа электромагнитные при посто нном питающим напр жении, и может быть использовано в устройствах электропривода, импульсных транзисторных преобразовател х и т.п. Известны полевыетранзисторные ключи, содержащие мощный полевой транзистор, в стоко-истоковую цепь которого включена нагрузка и источник питани . В таких ключах управление полевым транзистором осуществл етс от маломощной КПОМ, логической ИС. Большим достоинством ключа вл етс простота. Однако дл мощных полевых транзисторов, у которых емкость затвор-исток велика и значительно пороговое напр жение включени * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2455727C1 (en) * | 2010-11-01 | 2012-07-10 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Field transistor switch |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2821714B2 (en) | Power MOSFET drive circuit to reduce cross conduction current | |
US20210351686A1 (en) | Circuit to transfer a signal between different voltage domains and corresponding method to transfer a signal | |
SU1734205A1 (en) | Field transistor switch | |
US6734704B1 (en) | Voltage level-shifting control circuit for electronic switch | |
JPS63204814A (en) | Power transistor driving circuit | |
EP0140851B1 (en) | Magnetization arrangement for transformers | |
RU2013860C1 (en) | Magnetic-transistor switch | |
US5187384A (en) | Method and circuit configuration for triggering a semiconductor switch through the use of an inductive transformer | |
SU1538233A1 (en) | Pulse generator | |
RU2012982C1 (en) | Device for control over power transistor key | |
RU2073302C1 (en) | Dc voltage inverter | |
RU2011283C1 (en) | Voltage converter | |
SU1251254A1 (en) | Two-step d.c.voltage converter | |
SU1133662A2 (en) | High-voltage switch | |
RU2129331C1 (en) | Pulse generator | |
SU1644372A1 (en) | Transistorized switch | |
RU2248091C1 (en) | Device for controlling transistor key in proportional-current mode | |
SU1725333A1 (en) | Device for control over powerful filed-effect transistor | |
SU1760629A1 (en) | Transistor switch | |
SU1415359A2 (en) | Device for controlling power transistor gate | |
SU1552369A1 (en) | Pulsing phase detector | |
RU1798872C (en) | Controlled key | |
SU851753A1 (en) | Pulse shaper | |
SU1750046A1 (en) | Transistor key with protection against current overload | |
SU1721750A1 (en) | Dc converter |