Устройство для управления ключом на мдп-транзисторах

97736 5 О 15 20 25 30 35 40 45 50 5 3 14Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах коммутации, например в ключах и коммутаторах на Г 1 ДП- транзисторах.1 ель изобретения - повышение быстродействия при одновременном уменьшении потребляемой мощности - достигается за счет орсированного включения первого транзистора в последовательной цепи возбуждения на начальном этапе процесса при низком уровне потребляемой мощности в выключенном состоянии. Положительный результат достигается путем введения пары дополняющих транзисторов, благодаря чему параллельно нагруэочному резистору управляющего инвертора в момент включения устройства возникает на определенное время дополнительная токопроводящая цепь низкого сопротивления.На чертеже пРивеДен прнмер реализации устройства на МДП-транзисторах с каналом индуцированного типа. Аналогично могут быть выполнены устройства на МДП-транзисторах с встроенным каналом и на биполярных транзисторахУстройство содержит четыре транзистора 1-4, дополняющий транзистор 5, четыре резистора 6-9, конденсатор 10.Клемма 11 питания соединена со . стоком первого транзистора 1,с истоком дополняющего транзистора 5, а такзатвором первого транзистора 1 и со стоками второго транзистора 2 и дополняющего транзистора 5, а через второй резистор 7 - с затвором дополняющего транзистора 5 и стоком четвертого транзистора 4.Вторая управляющая клемма 12 че,рез последовательно включенные конденсатор 11 и третий резистор 8 подключена к затвору четвертого транзистора 4, который через четвертый резистор 9 соединен также с общей шиной 13. Первая уп 1 авляющая клемма 14 подключена к затворам второго 2 и третьего 3 транзисторов, Истоки второго 2, третьего 3 и четвертого 4 транзисторов подключены к общей шине 13,Выходная клемма 15 соединена с истоком первого 1 и стоком третьего 3 транзисторов. К выходной клемме 15 подключается управляющий вход ключевого элемента б, например затвор мощного Г 1 ДЛ-транзистора, который коммутирует цепь между шиной 17 и общей шиной 13. Между клеммой 1 питания и общей шиной 13 подключаются источник 18 питания и шунтирующий конденсатор 19. Управляющие клеммы 12 и 14 попключаются к источнику 20 управляющих противофазных сигналов.В зависимости от свойств источника 20 и типа МДЛ-транзисторов 2 и 3, например в случае использования МДП- транзисторов с встроенным каналом, между затворами этих транзисторов и общей шиной 13 могут быть включены дополнительные резисторы 21 и 22. Такой же дополнительный резистор 23 может быть включен между выходной клммой 15 и общей шиной 13.Устройство для управления ключом работает следующим образом.Для управления ключевым элементом 16, например мощным МДП-транзистором, необходимо обеспечить быстрый переэаряд емкости затвор-исток.Для включения эта емкость заряжается импульсом тока через первыйтранзистор 1 при закрытом третьемтранзисторе 3. Для выключения та жеемкость разряжается через открытыйтретий транзистор 3 при закрываниипервого транзистора . Таким образом,для управления ключевым элементом 16используется последовательно-параллельный ключ на транзисторах 1 и 3,которые, открываются в противофазе,при этом третий транзистор 3 управляется по затвору непосредственно отпервой управляющей клеммы 14, а первый - с выхода управляющего инвертора, образованного первым резистором6 и вторым транзистором 2,Чтобы обеспечить быстрое открывание первого транзистора 1 и его большой ток, необходимо быстрое повышение напряжения на его затворе призапирании второго транзистора 2.Традиционно этот процесс осуществляется только через нагрузочный резистор 6 управляющего инвертора, однакопри этом сопротивление этого резистора должно быть низким, что, с своюочередь, обусловливает большое потребление мощности в выключенном состоянии первого транзистора 1 и, соответственно, включенном второмтранзисторе 2. Для устранения этойнежелательной взаимосвязи паралллель1497736но резистору 6 включен дополняющийтранзистор 5, который управляетсяс выхода дополнительного иивертора,образованного вторым резистором 7 и5четвертлм транзистором 4. Когдавторой транзистор 2 открыт, четвертый транзистор 4 закрыт, дополняющий транзистор 5 также закрыт, таккак на его затворе и истоке одинаковый потенциал, равный потенциалу наклемме 11 питания. Резистор 6 имеетбольшое сопротивление и ток потребления от источника 18 питания мал.При включении на второй управляющей клемме 12 Формируется импульс положительной полярности, а на первойуправляющей клемме 14 - нулевой илизапирающий уровень сигнала в соответствии с типом транзисторов 2 и 3. 20Управляющий импульс с второй управляющей клеммы 12 диФФеренцируется исоздает на емкости затвор-исток четвертого.транзистора 4 напряжение, ко 1торсе отпирает этот транзистор на 25определенное время. Это время определяется соотношением величин резисторов 8 и 9 и соотношением величинемкостей конденсатора 10 и эатвористок четвертого транзистора 4. Через 30определенное время. благодаря наличиючетвертого резистора 9 потенциалзатвора четвертого транзистора снижается и этот транзистор запирается.Однако, пока четвертый транзистор4 временно открыт, отпирается дополняющий транзистор 5, так как напряжение на его затворе падает. Такимобразом, параллельно высокоомномурезистору 6 включается на время низкоомная цепь (сток-исток дополняющего транзистора 5), что и обеспечивает быстрый заряд емкости затвор-исток первого транзистора 1 и его включение. В дальнейшем транзисторы 4 и 5 эапи раются, а потенциал затвора первого транзистора 1 поддерживается равным напряжению на клемме 11 питания благодая первому резистору 6.Процесс Форсированного включения первого транзистора 1 происходит с 1Составитель В.ЛемРедактор А.Маковская Техред А.Кравчук задержкой после включения второготранзистора 2, что также способствуетувеличению скорости заряда и уменьшению потребляемой мощности. При соответствующем выборе М 11 П- транзисторов 2-ц,например с низким пороговым напряжением,управляюшие сигналы,подаваемые на управлял.щие клеммы 2 и 14, могут иметь достаточно малые амплитуды, что позволяет использовать в качестве источника 20 управляющих сигналов обычные ТТЛ схемы. формула и з о б р е т е н и я Устройство для управления ключомна МДП-транзисторах, содержащее первый, второй и третий транзисторы,конденсатор и четыре резистора, стоки исток первого транзистора подключены соответственно к клемме питания и выходной клемме затвор и исток третьего транзистора соединенысоответственно с первой управляющейклеммой и общей шиной, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с целью .повьппения быстродействия при одновременном уменьшении потребляемой мощности, в него введены четвертый идополняющий транзисторы, причем затвор первого, сток второго и сток до-.полняющего транзисторов объединены иподключены через первый резистор кклемме питания, к которой непосредственно подключен исток дополняющеготранзистора, а через второй резисторподключены затвор дополняющего исток четвертого транзисторов, стоктретьего транзистора соединен с выходной клеммой, а истоки второго ичетвертого транзисторов - с общейшиной, затвор второго транзистораподключен к первой управляющей клемме, затвор четвертого транзисторачерез последовательно соединенныетретий резистор и конденсатор соединен с второй управляющей клеммой, ачерез четвертый резистор - с общейшиной,ентуев Корректор И.Горная Заказ 4456/55 Тираж 884 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101