Силовой ключ на мдп-транзисторе

Авторы патента:

H03K17/00 - Схемы для генерирования электрических импульсов; моностабильные, бистабильные или мультистабильные схемы (H03K 4/00 имеет преимущество; для цифровых вычислительных машин G06F 1/025)

Владельцы патента RU 2571719:

Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" (RU)

Изобретение относится к импульсной технике и может быть применено в коммутационных устройствах. Технический результат заключается в повышении надежности силового ключа. Силовой ключ на МДП-транзисторе содержит: трансформатор, вторичная обмотка которого зашунтирована двумя последовательно соединенными резисторами, начало вторичной обмотки трансформатора через диод в отпирающей полярности связано с затвором МДП-транзистора; транзистор n-ρ-n типа, коллектор которого соединен с затвором МДП-транзистора, эмиттер - с точкой соединения резисторов, а база - с концом вторичной обмотки трансформатора; исток МДП-транзистора соединен с точкой соединения резисторов и эмиттера транзистора, введен дополнительный диод, катод которого соединен с базой, а анод - с эмиттером транзистора. 1 ил.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в различных коммутационных устройствах.

Известен силовой ключ на МДП-транзисторе, содержащий разделительный трансформатор, диод и два резистора (микросборки ВКУ8-3.01, КСНЛ.430104.001-01ТУ, параметры которых приведены на листе 4, а структурная схема - на листе 51). Этот ключ имеет гальваническую развязку от цепей управления и однополярное управление МДП-транзистором, что обеспечивает этому ключу устойчивость к пробою подзатворного диэлектрика вдоль трека ядерной частицы (Иванов Н.А., Митин Е.В., Пашук В.В., Тверской М.Г. SEGR-эффект в МОП-транзисторах, облученных протонами. Радиационная стойкость электронных систем, "Стойкость - 2010", научно-технический сборник, выпуск 13, М., 2010, с. 95-96).

Недостатком этого ключа является большое время выключения, т.к. разряд емкости затвор-исток МДП-транзистора происходит через высокоомный разрядный резистор.

Наиболее близким к предлагаемому, по технической сущности, является силовой ключ на МДП-транзисторе, содержащий трансформатор, вторичная обмотка которого зашунтирована двумя последовательно соединенными резисторами, конец вторичной обмотки трансформатора соединен непосредственно с истоком МДП-транзистора, к затвору которого анодом подключен стабилитрон; транзистор; диод, анод которого подключен к началу вторичной обмотки трансформатора, а катод - к катоду стабилитрона; эмиттер транзистора подключен к точке соединения резисторов, база - к истоку, а коллектор - к затвору МДП-транзистора (патент RU №2469473), который выбран в качестве прототипа.

Недостатками прототипа являются: 1. наличие на затворе, относительно истока МДП-транзистора, отрицательного напряжения, что уменьшает его устойчивость к SEGR-эффекту и приводит к понижению надежности; 2. недостаточно высокое отпирающее напряжение затвор-исток МДП-транзистора из-за падения напряжения на стабилитроне, что также понижает его надежность, т.к. уменьшает запас по напряжению включения.

Задачей изобретения является повышение надежности силового ключа.

Поставленная задача достигается тем, что в силовом ключе на МДП-транзисторе, содержащем трансформатор, вторичная обмотка которого зашунтирована двумя последовательно соединенными резисторами, диод и транзистор n-р-n типа, коллектор которого соединен с затвором МДП-транзистора, а эмиттер - с точкой соединения резисторов и истока МДП-транзистора, база транзистора соединена с концом вторичной обмотки трансформатора, анод диода соединен с началом вторичной обмотки трансформатора, а катод с затвором МДП-транзистора, введен дополнительный диод, катод которого соединен с базой, а анод - с эмиттером 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), которая зашунтирована двумя последовательно соединенными резисторами (4) и (5), точка соединения которых подключена к эмиттеру транзистора (6) и к истоку МДП-транзистора (7), база транзистора (6) соединена с концом вторичной обмотки (3), а коллектор - с затвором МДП-транзистора (7); диод (8), анод которого подключен к началу вторичной обмотки (3), а катод к затвору МДП-транзистора (7), диод (9), катод которого подключен к базе транзистора (6), а анод - к эмиттеру транзистора (6).

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) также появляются короткие положительные импульсы с большой скважностью.

Положительный потенциал с начала вторичной обмотки (3) через диод (8) поступает на затвор МДП-транзистора (7), а отрицательный - с конца вторичной обмотки (3) на исток МДП-транзистора (7) через резистор (4) и параллельно ему соединенный диод (9), происходит быстрый заряд емкости затвор-исток МДП-транзистора (7), и он открывается.

В паузе между короткими положительными импульсами на вторичной обмотке (3) на резисторе (4) присутствует небольшое положительное напряжение, но его величины недостаточно для открывания транзистора (6), и он будет закрыт. Емкость затвор-исток МДП-транзистора (7) остается заряженной положительным напряжением, и, следовательно, он остается открытым.

При подаче на вход устройства на первичную обмотку (2) трансформатора (1) коротких отрицательных импульсов на начале вторичной обмотки (3) также появляются короткие отрицательные импульсы, которые через резистор (5) будут поступать на эмиттер транзистора (6), на конце вторичной обмотки (3) появляются короткие положительные импульсы, которые будут непосредственно поступать на базу транзистора (6) и периодически открывать его, и он разрядит емкость затвор-исток МДП-транзистора (7) до напряжения, близкого к нулю, и МДП-транзистор (7) закроется.

В предложенном устройстве сохранено быстродействие прототипа за счет активного шунтирования емкости затвор-исток МДП-транзистора (7) транзистором (6) и уменьшено по абсолютной величине до минус 3 мВ отрицательное напряжение на затворе, по сравнению с прототипом в 50 раз и, следовательно, повышена надежность при воздействии тяжелых заряженных частиц.

Опытный образец устройства был собран на трансформаторе ТИЛ2В, резисторе (4) 220 Ом, резисторе (5) 620 Ом, транзисторе (6) 2Т3117А, диодах (8) и (9) 2Д510А, емкость затвор-исток МДП-транзистора (7) имитировалась конденсатором 10 нФ.

При управлении импульсами с амплитудой 9 В длительностью 2,6 мкс и периодом 95 мкс, время нарастания напряжения по уровню 0,1/0,9 на емкости затвор-исток составило 2,5 мкс, а время спада по уровню 0,9/0,1-0,2 мкс Uзи макс=8 В (без диода (9) 6 В), Uзи мин=-0,003 В.

Силовой ключ на МДП-транзисторе, содержащий трансформатор, вторичная обмотка которого зашунтирована двумя последовательно соединенными резисторами, начало вторичной обмотки трансформатора через диод в отпирающей полярности связано с затвором МДП-транзистора, и транзистор n-p-n типа, коллектор которого соединен с затвором МДП-транзистора, эмиттер - с точкой соединения резисторов, а база - с концом вторичной обмотки трансформатора, отличающийся тем, что исток МДП-транзистора соединен с точкой соединения резисторов и эмиттера транзистора, введен дополнительный диод, катод которого соединен с базой, а анод - с эмиттером транзистора.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах преобразования и распределения электроэнергии. Технический результат заключается в повышении надежности резервирования в системах бесперебойного питания с параллельной работой за счет сокращения до нуля времени резервирования.

Реверсивный полупроводниковый коммутатор, работающий на индуктивную нагрузку // 2562778

Изобретение относится к реверсивным полупроводниковым коммутаторам, работающим на индуктивную нагрузку. Технический результат заключается в повышении надежности устройства и уменьшении расхода электрической энергии.

Передатчик со следящей обратной связью // 2558609

Изобретение относится к области коммутационных сред для вычислительных систем и может быть использовано как составная часть высокоскоростного последовательного мультиканального приемопередатчика.

Трехканальный релейный коммутатор // 2543555

Изобретение относится к электронным устройствам автоматики. Технический результат заключается в повышении надежности и помехоустойчивости.

Устройство непрерывного контроля многопозиционного релейного коммутатора // 2540811

Изобретение относится к системам автоматического управления и контроля. Техническим результатом является обеспечение возможности выявления дефектов элементов в многопозиционном релейном коммутаторе до нарушения его функционирования путем контроля за временем переключения исполнительного реле.

Схема и топология высоконадежной системы силовой электроники // 2533317

Изобретение относится к силовой электронике. Технический результат заключается в упрощении схемы резервирования системы силовой электроники при сохранении ее надежности.

Силовой ключ на мдп-транзисторе // 2524853

Изобретение относится к импульсной технике и может быть применено в различных коммутационных устройствах. Техническим результатом является повышение надежности.

Коммутатор напряжения с защитой от перегрузки по току // 2523024

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано в источниках питания с защитой от перегрузки по току без использования датчика тока, преимущественно в системах управления космических аппаратов.

Коммутатор напряжения с защитой от перегрузки по току // 2523021

Коммутационный модуль с параллельно-конвейерной обработкой и вещанием сообщений // 2360283

Изобретение относится к области цифровой вычислительной техники и может найти применение при построении средств коммутации многопроцессорных и многомашинных вычислительных и управляющих систем, абонентских систем связи с децентрализованным управлением, систем сбора информации и информационно-измерительных комплексов.

Многоканальное твердотельное реле с переключающимися контактами // 2589371

Изобретение относится к коммутационной технике. Технический результат - обеспечение коммутации двунаправленных сигналов, повышение быстродействия и увеличение надежности. Для этого в реле, содержащем генератор импульсов, входы управления, введены блок защиты и стабилизации, блок гальванической развязки, цепь сброса, N коммутационных каналов, состоящих из пары двунаправленных коммутаторов, первого, второго и третьего выходов реле; причем входы блока защиты и стабилизации соединены с входами управления, а выход блока защиты и стабилизации - с входом генератора импульсов; выход генератора импульсов - с первым входом блока гальванической развязки, первый и второй выходы которого - с первыми входами каждого из двунаправленных коммутационных элементов, а третий выход - с первым входом цепи сброса, первый выход первого коммутационного элемента и второй выход второго коммутационного элемента - со вторым и третьим входами цепи сброса, второй выход первого коммутационного элемента соединен с первым выходом реле, третий выход первого коммутационного элемента соединен с первым выходом второго коммутационного элемента и третьим выходом реле, а третий выход второго коммутационного элемента соединен со вторым выходом реле. 3 ил.

Способ переключения в компоновке силовых переключателей и компоновка из множества силовых переключателей // 2595600

Группа изобретений относится к переключающим устройствам. Технический результат - создание средств переключения, обеспечивающих то, что отдельные ветви оборудования распределения энергии надежно подключаются или отключаются. Для этого предложен способ переключения в компоновке силовых переключателей, в которых переключающие блоки управляются устройствами обработки данных, включающий в себя следующие этапы: управление переключающим блоком первого силового переключателя для изменения его состояния переключения посредством устройства обработки данных первого силового переключателя, определение, возникло ли изменение состояния переключения, и если нет, то отправка сигнала посредством устройства обработки данных первого силового переключателя на устройство обработки данных второго силового переключателя, управление переключающим блоком второго силового переключателя для изменения его состояния переключения посредством устройства обработки данных второго силового переключателя. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Выключатель для участка передачи постоянного тока высокого напряжения // 2597998

Приводится выключатель для участка передачи постоянного тока высокого напряжения, содержащий вакуумный силовой выключатель (3) для отключения участка передачи и силовой выключатель (5) с газовой изоляцией для отключения участка передачи, причем силовой выключатель (5) с газовой изоляцией включен последовательно с вакуумным силовым выключателем (3). Кроме того, предусмотрено устройство (4) для создания противотока относительно тока на участке передачи для понижения тока через вакуумный силовой выключатель (3). Технический результат - элементы выключателя управляются устройством управления таким образом, чтобы отключение происходило при прохождении тока через нуль или около того. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Коммутатор напряжения с защитой от перегрузки по току // 2599190

Использование: для защиты вторичных источников питания электронных коммутаторов от токовых перегрузок. Сущность изобретения заключается в том, что коммутатор напряжения с защитой от перегрузки по току содержит последовательно соединенные датчик тока, электронный ключ, блок нагрузки, а также управляющий транзистор, цепь отрицательной обратной связи по току ключа и цепь положительной обратной связи по падению напряжения на ключе, в цепь положительной обратной связи по падению напряжения на ключе дополнительно введен элемент задержки, предотвращающий ее срабатывание в течение заданного интервала времени. Технический результат: обеспечение возможности сохранения нормального функционирования нагрузки. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Интерфейсная схема цифровой связи для проводной пары с индивидуально регулируемыми границами перехода // 2624452

Изобретение относится к цифровому интерфейсу связи. Интерфейсная схема обеспечивает связь устройства с проводной парой. Интерфейсная схема включает: диодный мост, имеющий полярно независимые входные выводы, связанные с проводной парой, и первый и второй выходные выводы, имеющие положительную полярность и отрицательную полярность соответственно; первое гальваническое изолирующее устройство для вывода принимаемого сигнала, принимаемого по проводной паре через диодный мост; второе гальваническое изолирующее устройство, принимающее передаваемый сигнал; управляемый напряжением изменяемый резистивный элемент, соединенный с положительным и отрицательным выходными выводами диодного моста; и первый и второй фильтры, соединенные каскадом между вторым гальваническим изолирующим устройством и управляемым напряжением изменяемым резистивным элементом. Первый фильтр имеет развязанные пути зарядки и разрядки таким образом, чтобы развязывать время нарастания передаваемого сигнала от времени падения передаваемого сигнала. Второй фильтр имеет частотную характеристику, зависимую от напряжения. Управляемый напряжением изменяемый резистивный элемент предоставляет передаваемый сигнал проводной паре через диодный мост. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

Детектор элементов каркаса со схемой регулирования // 2625440

Cхемное устройство для емкостного детектора скрытых объектов относится к области. емкостных измерительных средств - детекторов. Достигаемый технический результат - повышение чувствительности обнаружения скрытых объектов. Схемное устройство для емкостного детектора скрытых объектов содержит четыре конденсатора, на которые поданы зависящие от времени напряжения, усилитель, синхронный демодулятор, компаратор, тактовый генератор. Детектор для обнаружения скрытых элементов каркаса содержит упомянутое выше схемное устройство, при этом электроды конденсаторов образуют обкладки конденсаторов, которые выполнены различным образом. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 32 ил.

Управляемый ключевой электронный коммутатор // 2628129

Изобретение относится к электронной коммутационной технике применительно для обеспечения коммутации силовых энергетических цепей постоянного тока с защитой от перегрузки и использования их в качестве интерфейсных линий передачи информации. Технический результат заключается в повышении быстродействия защиты при недопустимых перегрузках по току, управляемого посредством создания коммутатора с дистанционным управлением, реализованного на полевом транзисторе с минимальным сопротивлением в открытом состоянии, используемого в качестве силового ключа, и обеспечении качества защиты за счет применения токового датчика и быстродействующей схемы защиты, работающей в режиме триггера по состоянию перегрузки, позволяющего удерживать ключ после возникновения перегрузки по току в отключенном состоянии до снятия управляющего сигнала и обеспечения повторного включения. 2 ил.

Высокочастотный переключатель для компактного модуля преобразователя энергии // 2628211

Изобретение относится к области электроники. Технический результат заключается в снижении потерь и уменьшении размеров высокочастотного переключателя. Указанный технический результат достигается благодаря тому, что разработан высокочастотный переключатель, содержащий: каскодную схему переключения, включающую в себя по меньшей мере два транзистора (VT1, VT2), источник (U1) неизменяемого вспомогательного напряжения, источник (U2) управляющего сигнала и дополнительный транзистор (VT3), имеющий тип проводимости, противоположный типу проводимости транзисторов (VT1, VT2) каскодной схемы переключения, причем источник (U2) управляющего сигнала выполнен с возможностью подавать управляющий сигнал на управляющий вывод первого транзистора (VT1) каскодной схемы переключения и на управляющий вывод дополнительного транзистора (VT3) для того, чтобы одновременно осуществлять управление первым транзистором (VT1) каскодной схемы переключения и дополнительным транзистором (VT3), посредством этого осуществляя управление вторым транзистором (VT2) каскодной схемы переключения. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Матричное устройство выдачи команд с оптической развязкой // 2628911

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники. Технический результат - повышение функциональной плотности и уменьшение массогабаритных параметров устройства выдачи команд. В устройстве осуществляется гальваническая развязка коммутируемых сигналов от схемы управления и между собой, а также уменьшение количества адресов в системе, за счет введения дополнительной дешифрации. Устройство содержит регистр, первый и второй дешифраторы, первое и второе буферные устройства и матрицу, построенную из оптронов, каждый из которых содержит светодиод и ключ. 1 ил.

Управляющее устройство органа управления в транспортном средстве // 2637075

Изобретение относится к области обеспечения авторизованного доступа к управлению агрегатами автомобиля. Рукоятка переключения передач (3) в автомобиле содержит датчики магнитного поля (6, 7). Датчики магнитного поля (6, 7) определяют магнитное поле, порождаемое электрическим полем, которое подводится к сиденью (2) водителя (1) источником электрического поля (5). Достигается определение присутствия водителя (1) на сиденье водителя (2). 15 з.п. ф-лы, 1 ил.