SU1750050A1

SU1750050A1 - Полевой транзисторный ключ

Info

Publication number: SU1750050A1
Application number: SU904790508A
Authority: SU
Inventors: Борис Сергеевич Сергеев
Original assignee: Б. С. Сергеев
Priority date: 1990-02-09
Filing date: 1990-02-09
Publication date: 1992-07-23

Abstract

изобретение относитс к импульсной технике и может быть использовано дл динамической коммутации различного рода . нагрузок, например индуктивных. Цель изобретени - повышение надежности. Поле вой транзисторный ключ позвол ет исключить вли ние емкости сток-затвор силового транзистора .1, котора может существенно зат нуть фронт увеличени напр жени сток-исток или спад тока при запирании силового транзистора 1. Это осуществл етс путем шунтировани входа (затвор-исток ) транзистора 1 шунтирующим транзистором 3, который включаетс током зар да демпфирующего конденсатора 7 через демпфирующий диод 4 во врем увеличени напр жени сток-исток. Емкостью конденсатора 5 можно регулировать длительность кратковременного импульса тока транзистора 3. После установлени напр жени сток-исток транзистора 1 ток через конденсатор 7 прекращаетс , чем повышаетс энергетическа эффективность схемы. Транзистор 3 может быть как бипол рным, так и полевым. Если требуетс посто нное включенное состо ние транзистора 3 на этапе запертого состо ни транзистора 1, то параллельно конденсатору 7 можно установить резистор. После открывани транзистора 1 конденсатор 7 разр жаетс на его стокоистоковый переход, при этом обратное напр жение на базе транзистора 3 ограничиваетс диодом 8.1 ил.

Description

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для динамической коммутации индуктивных нагрузок, например в источниках вторичного электропитания или в устройствах электропривода.

Известны полевые транзисторные ключи, содержащие МДП-транзистор, в стокоистоковую цепь которого включена нагрузка. Управление ключевым МДП транзистором выполняется прямоугольными им-, пульсами, а формирование процессов включения и выключения осуществляется резистивно-конденсаторной форсирующей цепочкой. Этот ключ прост, однако не обеспечивает достаточного быстродействия, в первую очередь из-за того, что на процесс выключения. МДП-транзистора существенное влияние оказывает емкость сток-затвор, которая приводит к увеличению длительности спада тока стока, а иногда и к повторному, ложному включению транзистора.

Известны также транзисторные полевые ключи, в которых параллельно стоку и истоку транзистора включена диодно-конденсаторная цепь, служащая для приведения траектории движения рабочей точки к нормированной или для демпфирования импульса коллекторного перенапряжения, возникающего от индуктивности рассеяния нагрузки, в частности силового трансформатора импульсного преобразователя источника вторичного электропитания (ИВЭП). Такие цепи используются не только в биполярных транзисторных ключах, но и в полевых - когда первичное напряжение велико, а коммутируемые токи значительны.

Известны также полевые транзисторные ключи, у которых для увеличения быстродействия при выключении параллельно затвору и истоку ключевого МДП-транзистора включен биполярный шунтирующий транзистор, открывающийся в момент формирования фронта увеличения напряжения сток-исток.

Данная схема обладает максимальным быстродействием, однако довольно сложна и требует использования довольно большого количества транзисторов. Кроме того, введение последовательных элементов в цепь затвора МДП-транзистора может ухудшить быстродействие полевого транзисторного ключа.

Цель изобретения - повышение надежности работы полевого транзисторного ключа, достигаемое за счет увеличения быстродействия и упрощения схемы.

Указанная цель достигается тем, что в полевой транзисторный ключ, содержащий параллельный шунтирующий биполярный транзистор и диодно-конденсаторную цепь введен, второй диод, анод которого соединен со стоком ключевого МДП-транзистора, а катод - с первой обкладкой конденсатора, вторая обкладка которого соединена с базой шунтирующего транзистора.

На чертеже приведена схема полевого транзисторного ключа.

Она содержит ключевой МДП-транзистор 1, стоком и истоком включенный между силовым и общим выводами ключа и нагрузкой 2. Параллельно затвору и истоку транзистора 1 включен транзистор 3 коллектором и эмиттером соответственно. Между базой и эмиттером транзистора 3 катодом и анодом включен первый диод 4. Между базой транзистора 3 и стоком МДП-транзистора 1 включены последовательно соединенные первый 5 и второй 6 резисторы, а к общей точке соединения подключена первая обкладка конденсатора 4 и катод второго 8 диода, анодом соединенного со стоком МДП-транзистора 1. Вторая обкладка конденсатора 7 подключена к базе транзистора

3. ‘

Полевой транзисторный ключ работает следующим образом.

В исходном запертом состоянии МДПтранзистора 1 транзистор 3 открыт, так как в его базу протекает ток через резисторы 5 и 6 от высокого уровня напряжения на стоке транзистора 1. Открытым состоянием транзистора 3 шунтируется вход МДП-транзистора 1, обеспечивая нулевое напряжение на его затворе.

При открытом состоянии МДП-транзистора 1. когда напряжение на его стоке достаточно мало,транзистор 3 заперт.

Рассмотрим этап времени запирания МДП-транзистора 1. Когда на его затвор приходит запирающий импульс от источника Еупр, он перезаряжает емкость затвор-исток и далее МДП-транзистор 1 начинав! запираться. Напряжение на его стоке начинает увеличиваться. Это обусловливает заряд конденсатора 7 через диод 8. Появление этого тока вызывает форсированное открывание транзистора 3, чем шунтируется вход МДП-тргнзистора 1. Сопротивление в его цепи затвор-исток становится малым. Тогда заряд значительной емкости сток-затвор МДП-транзистора 1 не приводит к появлению открывающего напряжения затвор-исток. На всем этапе увеличения напряжения сток-исток МДП-транзистора 1 в цепи его затвора обеспечивается достаточно малое сопротивление. Выбором типа транзистора 3, обладающего малым сопротивлением насыщения, можно достичь полного исключения негативного влияния емкости сток-затвор. Длительность открытого состояния транзистора 3 определяется наличием или отсутствием тока заряда демпфирующей цепи 7. 8. Ток в этой цепи существует до тех пор, пока имеется увеличение напря- 5 жение на стоке МДП-транзистора 1. По окончании формирования фронта этого напряжения, когда прекращается ток заряда конденсатора 7, заканчивается и ток базы транзистора 3, вызывая его запирание, 10

После того, как МДП-транзистор 1 запрется, конденсатор 7 заряжается до амплитудного значения напряжения. Его разряд происходит после открывания МДП- 15 транзистора 1 на резистор 6, величина сопротивления которого определяет ток разряда, а следовательно, и дополнительный ток, протекающий по открытому МДПтранзистору 1, и его длительность. 20

Таким образом, в предлагаемой схеме обеспечивается достаточно эффективное шунтирование цепи затвора МДП-транзистора 1 на этапе существования увеличения напряжения сток-исток. Форсированное от- 25 крывание транзистора 3 обеспечивается на всем этапе существования фронта напряжения сток-исток. Управление транзистором 3 осуществляется достаточно просто без применения специальных транзисторных уп- 30 равляющих схем, В последовательной цепи перезаряда емкости затвор-исток МДПтранзистора отсутствуют какие-либо элементы.

Следовательно, использование предлагаемой схемы повышает надежность работы 5 полевого транзисторного ключа как за счет упрощения ее. так и за счет повышения быстродействия, так как при этом снижаются коммутационные потери в МДП-транзистдре.

В качестве транзистора 3 может быть использован не только биполярный, но и маломощный МДП-транзистор.

Claims

Формула изобретения

ПЬлевой транзисторный ключ, содержа15 щий ключевой МДП-транзистор, включенный между силовым и общим выводами ключа, параллельно затвору и истоку МДПтранзистора включен транзистор, к базе которого подключен катод первого диода, 20 анод которого соединен с общей шиной, коллектор транзистора соединён с шиной управления, между базой транзистора и стоком МДП-транзистора включены последовательно соединенные первый и второй 25 резисторы, к точке соединения которых подключена первая обкладка конденсатора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, введен второй диод, анод которого соединен со стоком МДП-транзи30 стора, а катод - с первой обкладкой конденсатора, вторая обкладка которого соединена с базой транзистора.