СИЛОВОЙ КЛЮЧ НА МДП-ТРАНЗИСТОРЕ
MIS TRANSISTOR POWER KEY

Изобретение относится к импульсной технике и может быть применено в различных коммутационных устройствах.
Известен силовой ключ, содержащий разделительный трансформатор, два взаимодополняющих биполярных транзистора, конденсаторы, резисторы и диоды (высокочастотные конверторы на мощных МДП-транзисторах / Б.В.Кабелев - ЭТвА, 1984, вып.15, с.27, рис.5).
Однако этот ключ не позволяет коммутировать длительные импульсы.
Известен силовой ключ, содержащий трансформатор и два МДП-транзистора, который позволяет коммутировать длительные импульсы, но этот ключ не обеспечивает двухполярное управление силовым ключом на МДП-транзисторе, что снижает его надежность при воздействии радиации (Силовые полупроводниковые ключи. / П.А.Воронин. - М.: Издательский дом «Додэка-21», 2001 г., с.193, рис.4.17).
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является силовой ключ на МДП-транзисторе, содержащий трансформатор, резисторы, диоды и два транзистора (патент РФ №2152127), который выбран в качестве прототипа.
Недостатком прототипа является недостаточно высокая надежность и помехоустойчивость.
Целью изобретения является повышение надежности и помехоустойчивости.
Поставленная цель достигается тем, что силовой ключ на МДП-транзисторе, содержащий трансформатор, два резистора и транзистор, база-эмиттерный переход которого зашунтирован одним резистором, а эмиттер соединен с началом вторичной обмотки трансформатора, конец которой соединен с истоком МДП-транзистора и через другой резистор с базой транзистора, введен стабилитрон, который в отпирающем направлении перехода база-коллектор транзистора включен в стабилизирующей полярности между коллектором транзистора и затвором МДП-транзистора.
На чертеже представлена принципиальная электрическая схема силового ключа на МДП-транзисторе.
Силовой ключ на МДП-транзисторе содержит трансформатор 1 с первичной обмоткой 2 и вторичной обмоткой 3, транзистор 4, база-эмиттерный переход которого зашунтирован резистором 5, эмиттер транзистора 4 подключен к началу вторичной обмотки 3 трансформатора 1, конец которой подключен к истоку МДП-транзистора 6 и через резистор 7 к базе транзистора 4, стабилитрон 8, который в отпирающем направлении перехода база-коллектор транзистора 4 включен в стабилизирующей полярности между коллектором транзистора и затвором МДП-транзистора.
Устройство работает следующим образом.
При подаче на вход устройства на первичную обмотку 2 трансформатора 1 коротких положительных импульсов с большой скважностью на вторичной обмотке 3 трансформатора 1 также появляются короткие положительные импульсы с большой скважностью, небольшое отрицательное напряжение, присутствующее между короткими положительными импульсами, мало и им можно пренебречь.
Положительный потенциал с начала вторичной обмотки 3 поступает на эмиттер транзистора 4 и через низкоомный базовый резистор 5 на базу транзистора 4 и далее через прямосмещенный переход база-коллектор транзистора 4 и стабилитрон 8 на затвор МДП-транзистора 6, а отрицательный потенциал с конца вторичной обмотки 3 непосредственно поступает на исток МДП-транзистора 6. Происходит быстрый заряд емкости затвор-исток МДП-транзистора 6 до напряжения положительного потенциала с начала вторичной обмотки 3 минус напряжение стабилизации стабилитрона, минус небольшие падения напряжений на резисторе 5 и переходе база-коллектор транзистора 4, и он открывается.
В паузе между короткими положительными импульсами на вторичной обмотке 3 присутствует небольшое отрицательное напряжение, но его величины недостаточно для открывания транзистора 4 по цепи - эмиттер транзистора 4, база транзистора 4, резистор 7, вторичная обмотка 3 - и он будет закрыт, емкость затвор-исток МДП-транзистора 6 остается заряженной положительным напряжением и, следовательно, он остается открытым.
При подаче на вход устройства на первичную обмотку 2 трансформатора 1 коротких отрицательных импульсов с большой скважностью короткие положительные импульсы с конца вторичной обмотки 3 через резистор 7 поступают на базу транзистора 4, открывается транзистор 4 и через стабилитрон 8 в диодном включении отрицательный потенциал с начала вторичной обмотки 3 поступает на затвор МДП-транзистора 6, при этом емкость затвор-исток МДП-транзистора 6 перезаряжается, на затвор относительно истока поступает отрицательное напряжение, и МДП-транзистор 6 закрывается.
В предлагаемом устройстве транзисторов и диодов меньше, чем в прототипе, следовательно, его надежность выше за счет использования меньшего количества элементов. Помехоустойчивость предложенного устройства выше за счет того, что конец вторичной обмотки 3 трансформатора 1 подключен непосредственно к истоку МДП-транзистора 6, исток которого, как правило, в исполнительной цепи заземляется или соединяется с общей шиной и токи помех, воздействующие на вторичную обмотку 3 трансформатора 1, стекают в заземление или в общую шину.
Опытный образец устройства был собран на транзисторе 2Т3117А, стабилитроне 2С210Ж, трансформаторе ТИЛ2В, резисторах 910 Ом и 91 Ом, МДП - транзисторе 2П769В.
При управлении импульсами амплитудой 9В, τ=2 мкс, Q=12 управляющее напряжение затвор-исток МДП-транзистора было равно ±7В, а ключ коммутировал 10 А с длительностью фронтов 35 нс.
Из известных заявителю патентно-информационных материалов не обнаружены признаки, сходные с совокупностью признаков заявляемого объекта.