ОПТОПАРА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МОЩНЫМИ ТРАНЗИСТОРАМИ

Полезная модель относится к электронной технике и может быть использована для управления мощными IJBT-транзисторами и МОП-транзисторами в высоконадежных системах широтно-импульсного управления двигателями.
Известна оптопара для управления мощными транзисторами, выполненная в герметичном керамическом корпусе (http://www.avagotech.com/docs/AV02-3842EN, ф. AVAGO, США). В герметичном керамическом корпусе размещены светодиод, фотоприемник, усилитель-формирователь, выходные n-p-n-транзистор верхнего уровня и n-канальный МОП - транзистор нижнего уровня.
Недостатком указанной оптопары для управления мощными транзисторами является невысокий выходной ток. Это обусловлено тем, что выходные транзисторы выполнены на одном кристалле с усилителем-формирователем и фотоприемником, что не позволяет достичь оптимального сочетания характеристик всех элементов схемы. Например, отдельные кристаллы МОП - транзисторов с вертикальной структурой и выводом стока снизу кристалла обладают значительно меньшим значением сопротивления, чем аналогичные МОП - транзисторы, выполненные в составе однокристальной микросхемы с выводом стока через скрытый слой на планарную поверхность кристалла.
В современной преобразовательной технике имеется тенденция увеличения рабочих частот ШИМ - контроллеров, что позволяет снизить массу и габариты трансформаторов, конденсаторов, увеличить коэффициент полезного действия. Увеличение частоты преобразования предполагает увеличение токов управления затворами. Таким образом, для дальнейшего улучшения характеристик оптопар для управления мощными транзисторами последние целесообразно выполнять в конструкции с раздельными кристаллами фотоприемника и выходных МОП - транзисторов.
Цель полезной модели - увеличение выходных токов оптопары для управления мощными транзисторами.
Указанная цель достигается за счет использования в оптопаре для управления мощными транзисторами отдельного кристалла фотоприемника с усилителем-формирователем и отдельных кристаллов вертикальных p-канального и n-канального транзисторов, расположенных на металлизированном основании корпуса.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков является увеличение выходных токов оптопары для управления мощными транзисторами.
Конструкция поясняется Фиг. 1 на которой изображена внутренняя конструкция оптопары для управления мощными транзисторами в керамическом корпусе без крышки и Фиг. 2 на которой изображена функциональная схема оптопары для управления мощными транзисторами.
На Фиг. 1 изображены кристалл светодиода 1, оптически связанный с кристаллом фотоприемника и усилителя-формирователя 2, вертикальные p-канальный МОП-транзистор 3 и n-канальный транзистор 4, которые электрически соединены с усилителем-формирователем 2 и стоки которых электрически соединены с проводящим основанием 5 корпуса 6, выводы 7 служат для электрического соединения кристаллов с внешними цепями.
Оптопара для управления мощными транзисторами работает следующим образом. При подаче входного сигнала на светодиод 1, излучение, генерируемое им, попадает на фотоприемник кристалла 2, где посредством обработки в усилителе-формирователе поступает на вертикальные p-канальный и n-канальный МОП-транзисторы, которые усиливают ток до необходимого уровня и передают его на выход оптопары. На верхней поверхности кристаллов p-канального и n-канального транзисторов находятся контактные площадки истоков и затворов, на нижней поверхности этих кристаллов расположены контактные площадки стоков. Эти кристаллы могут крепиться на основание корпуса с помощью токопроводящего клея или припоя, создавая общее соединение стоковых контактов. Между кристаллом светодиода 1 и кристаллом фотоприемника 2 может находиться оптически прозрачный компаунд, который выполняет функцию диэлектрического изолятора и средства крепления кристалла светодиода 1 к кристаллу фотоприемника 2.
При появлении сигнала на входе светодиод 1 начинает излучать инфракрасный свет, который попадая на фотоприемник усилителя-формирователя 2 усиливается и раздельно подается на p-канальный транзистор 3 и p-канальный транзистор 4. Далее сигнал со стоков этих транзисторов подается на выход.
Из приведенного описания предлагаемой полезной модели видно, что за счет использования в оптопаре для управления мощными транзисторами отдельного кристалла фотоприемника с усилителем-формирователем и отдельных кристаллов вертикальных p-канального и n-канального транзисторов, расположенных на металлизированном основании корпуса выходные токи значительно увеличены по сравнению с однокристальным исполнением.
Были изготовлены образцы на основе ИК светодиода с мощностью излучения 400 мкВт, кристалла фотоприемника с усилителем-формирователем по биполярной технологии и серийно выпускаемых кристаллов p-канального транзистора 2П7241БС9 и n-канального транзистора 2П7240БС9. Кристаллы были установлены в герметичный корпус с металлизированным основанием. Импульсный выходной ток составил 8 А при выходном сопротивлении 0.25 Ом, емкости нагрузки 25 нФ и напряжении питания 30 В. Оптопара HCPL-5120 имеет импульсный выходной ток 2 А.