RU169424U1 - Каскодный транзисторный ключ - Google Patents
Каскодный транзисторный ключ Download PDFInfo
- Publication number
- RU169424U1 RU169424U1 RU2016133659U RU2016133659U RU169424U1 RU 169424 U1 RU169424 U1 RU 169424U1 RU 2016133659 U RU2016133659 U RU 2016133659U RU 2016133659 U RU2016133659 U RU 2016133659U RU 169424 U1 RU169424 U1 RU 169424U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gate
- zener diode
- transistor
- source
- terminal
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
- H02M1/088—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the simultaneous control of series or parallel connected semiconductor devices
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
- H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/3353—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having at least two simultaneously operating switches on the input side, e.g. "double forward" or "double (switched) flyback" converter
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/10—Modifications for increasing the maximum permissible switched voltage
- H03K17/102—Modifications for increasing the maximum permissible switched voltage in field-effect transistor switches
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
- H03K17/567—Circuits characterised by the use of more than one type of semiconductor device, e.g. BIMOS, composite devices such as IGBT
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/74—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of diodes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к силовой преобразовательной технике, в частности к импульсным источникам питания. Устройство может служить основой обратноходового преобразователя, работающего от повышенного входного напряжения, в частности от промышленной трехфазной сети.Техническим результатом предлагаемого решения является увеличение КПД ключа за счет повышения скорости его включения.Устройство содержит первый транзистор Т1, затвор которого соединен с выходом схемы управления СУ, содержащей фильтрующий конденсатор по питанию С1 и подключенной общим проводом к контакту Х2, исток соединен с контактом Х2, а сток соединен с истоком второго транзистора Т2, затвор которого подключен через резистор R1 и последовательно включенный первый стабилитрон D1 к контакту Х2, между затвором и истоком подключен второй стабилитрон D2, сток соединен через обмотку силового трансформатора с контактом Х1, а также диод D3, подключенный анодом к плюсу питания схемы управления, а катодом - к точке соединения первого стабилитрона D1 и резистора R1. 1 фиг.
Description
Предлагаемая полезная модель относится к силовой преобразовательной технике, в частности к импульсным источникам питания. Устройство может служить основой обратноходового преобразователя, работающего от повышенного входного напряжения, в частности от промышленной трехфазной сети.
Прототипом данной полезной модели является схема, предложенная в статье [1], ее русский перевод - в книге [2] - см. приложение 1.
Устройство содержит транзистор QL, затвор которого соединен с выходом схемы управления СС. Схема управления содержит фильтрующий конденсатор по питанию С1 и подключена общим проводом к контакту Х2 (в прототипе схема управления и транзистор физически находятся в одном корпусе микросхемы, что не меняет сути функционирования). Исток транзистора QL соединен с контактом Х2, а его сток соединен с истоком транзистора QH, затвор которого подключен через резистор R2 к контакту Х1, а также через резистор R1 и последовательно соединенный стабилитрон D1 к контакту Х2. Между затвором и истоком подключен стабилитрон D2, а сток соединен через обмотку силового трансформатора с контактом Х1. Применение двух последовательно соединенных транзисторов позволяет вдвое увеличить рабочее напряжение ключа.
Высокое постоянное напряжение подключено к контактам Х1 и Х2. При открывании QL потенциал истока QH снижается, через затвор QH течет ток, определяемый емкостью перехода стабилитрона D1, и тем самым открывает QH. Пока QL открыт, через резистор R2 протекает небольшой ток, создающий падение напряжения на стабилитроне D2, которое поддерживает QH в открытом состоянии. При выключении транзистора QL напряжение на его стоке определяется напряжением стабилитрона D1, а весь излишек напряжения падает на транзисторе QH. Стабилитрон D2 ограничивает напряжение на затворе QH на безопасном уровне, а резистор R2 уменьшает высокочастотные колебания на стабилитроне D1 при включении и выключении QH.
Схема имеет существенный недостаток - слишком медленное включение второго транзистора QH, что приводит к большим потерям на переключение и снижению общего КПД схемы. Причиной этого является малый ток перезаряда емкости затвора QH на этапе включения, поскольку ток создается паразитной емкостью стабилитрона D1, а она слишком мала. Подключение дополнительной емкости к стабилитрону не решает проблему в целом, поскольку в этом случае сильно возрастают потери в R1 и QL, которые рассеивают всю энергию перезаряда этой емкости, что также приводит к снижению КПД.
Таким образом, из-за указанного недостатка применение данной схемы ограничено преобразователями малой мощности в единицы ватт, для которых низкий КПД не является критичным фактором.
Техническим результатом предлагаемого решения является увеличение КПД ключа за счет повышения скорости включения второго транзистора.
Для достижения заявленного результата в схеме каскодного транзисторного ключа, содержащего первый транзистор Т1, затвор которого соединен с выходом схемы управления СУ, исток соединен с контактом Х2, а сток соединен с истоком второго транзистора Т2, затвор которого подключен через резистор R2 к контакту Х1, а также через резистор R1 и последовательно включенный первый стабилитрон D1 к контакту Х2, при этом между затвором и истоком подключен второй стабилитрон D2, а сток соединен через обмотку силового трансформатора Тр с контактом Х1, изменена схема подключения затвора второго транзистора. Для этого в схему введен диод D3, подключенный анодом к плюсу питания схемы управления, а катодом - к точке соединения первого стабилитрона D1 и резистора R1, а также исключен резистор R2.
Данное решение способствует достижению высокой скорости включения второго транзистора Т2, зависящей только от сопротивления резистора R1 и напряжения питания схемы управления и не зависящей от паразитных параметров компонентов схемы, что повышает КПД работы ключа.
Предлагаемое устройство показано на фиг. 1.
Устройство содержит первый транзистор Т1, затвор которого соединен с выходом схемы управления СУ, содержащей фильтрующий конденсатор по питанию С1 и подключенной общим проводом к контакту Х2, исток соединен с контактом Х2, а сток соединен с истоком второго транзистора Т2, затвор которого подключен через резистор R1 и последовательно включенный первый стабилитрон D1 к контакту Х2, между затвором и истоком подключен второй стабилитрон D2, сток соединен через обмотку силового трансформатора Тр с контактом Х1, а также диод D3, подключенный анодом к плюсу питания схемы управления, а катодом - к точке соединения первого стабилитрона D1 и резистора R1.
Устройство работает следующим образом. Высокое постоянное напряжение подключено к контактам Х1 и Х2. При открывании первого транзистора Т1 потенциал истока второго транзистора Т2 снижается, через затвор второго транзистора течет ток, определяемый емкостью перехода первого стабилитрона D1, и тем самым открывает второй транзистор Т2. При этом ток перезаряда емкости затвора второго транзистора на этапе включения создается не только паразитной емкостью первого стабилитрона D1, но и током, протекающим от источника питания схемы управления по цепи: диод D3, резистор R1, емкость затвора второго транзистора Т2, канал открытого первого транзистора Т1. Фактически, пренебрегая паразитными параметрами элементов, можно считать, что ток перезаряда емкости затвора второго транзистора Т2 на этапе включения определяется только сопротивлением R1 и напряжением питания схемы управления. Это позволяет корректно управлять вторым транзистором Т2 и, таким образом, снимает ограничение на мощность ключа. Пока первый транзистор Т1 открыт, к затвору второго транзистора Т2 через диод D3 приложено напряжение питания схемы управления, которое поддерживает второй транзистор Т2 в открытом состоянии. При выключении первого транзистора Т1 напряжение на его стоке определяется напряжением стабилитрона D1, а весь излишек напряжения падает на втором транзисторе Т2. Второй стабилитрон D2 ограничивает напряжение на затворе второго транзистора Т2 на безопасном уровне, а резистор R2 уменьшает высокочастотные колебания на первом стабилитроне D1 при включении и выключении второго транзистора Т2.
Таким образом, достигается заявленный технический результат. Кроме того, благодаря достигнутому техническому результату, предлагаемая полезная модель имеет следующие преимущества по отношению к прототипу:
1) мощность преобразователей, построенных на основе данного ключа, может составлять десятки ватт против единиц ватт у прототипа,
2) отсутствует высоковольтный резистор R2, состоящий из нескольких обычных резисторов, что существенно экономит место на печатной плате.
Литература:
[1] "Designing Wide Range Power Supplies for Three Phase Industrial Applications" Rahul Joshi, Power Integrations, 2006
[2] "Разработка источника питания широким диапазоном входного напряжения для промышленной трехфазной сети" ЭЛЕКТРОННЫЕ КОМПОНЕНТЫ №6 2008 стр. 57.
Claims (1)
- Каскодный транзисторный ключ, содержащий первый транзистор, затвор которого соединен с выходом схемы управления, исток соединен с общим проводом, а сток соединен с истоком второго транзистора, затвор которого подключен через резистор и последовательно включенный первый стабилитрон к общему проводу, сток соединен с обмоткой силового трансформатора, а исток соединен с затвором через второй стабилитрон, отличающийся тем, что он дополнен диодом, который подключен анодом к плюсу питания схемы управления, а катодом - к точке соединения первого стабилитрона и резистора.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016133659U RU169424U1 (ru) | 2016-08-16 | 2016-08-16 | Каскодный транзисторный ключ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016133659U RU169424U1 (ru) | 2016-08-16 | 2016-08-16 | Каскодный транзисторный ключ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU169424U1 true RU169424U1 (ru) | 2017-03-16 |
Family
ID=58450130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016133659U RU169424U1 (ru) | 2016-08-16 | 2016-08-16 | Каскодный транзисторный ключ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU169424U1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2268545C2 (ru) * | 2003-08-22 | 2006-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Кварта-2000" | Полупроводниковое ключевое устройство |
| RU74533U1 (ru) * | 2008-03-21 | 2008-06-27 | Открытое Акционерное Общество Научно-Производственное Объединение "Энергомодуль" (Оао Нпо "Энергомодуль") | Полупроводниковое устройство ключевого типа |
| RU2340082C1 (ru) * | 2007-11-09 | 2008-11-27 | Сергей Константинович Воробьев | Ключевой каскодный умножитель напряжения постоянного тока высоковольтный ккунптвв |
| US20140118057A1 (en) * | 2012-01-31 | 2014-05-01 | Infineon Technologies Austria Ag | Half Bridge Flyback and Forward |
| EP2881989A1 (en) * | 2013-12-09 | 2015-06-10 | International Rectifier Corporation | Composite power device with ESD protection clamp |
-
2016
- 2016-08-16 RU RU2016133659U patent/RU169424U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2268545C2 (ru) * | 2003-08-22 | 2006-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Кварта-2000" | Полупроводниковое ключевое устройство |
| RU2340082C1 (ru) * | 2007-11-09 | 2008-11-27 | Сергей Константинович Воробьев | Ключевой каскодный умножитель напряжения постоянного тока высоковольтный ккунптвв |
| RU74533U1 (ru) * | 2008-03-21 | 2008-06-27 | Открытое Акционерное Общество Научно-Производственное Объединение "Энергомодуль" (Оао Нпо "Энергомодуль") | Полупроводниковое устройство ключевого типа |
| US20140118057A1 (en) * | 2012-01-31 | 2014-05-01 | Infineon Technologies Austria Ag | Half Bridge Flyback and Forward |
| EP2881989A1 (en) * | 2013-12-09 | 2015-06-10 | International Rectifier Corporation | Composite power device with ESD protection clamp |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2018006769A1 (zh) | 迟滞型电源电路 | |
| US20150115926A1 (en) | Power supply device | |
| CN110311562A (zh) | 一种直流-直流变换器 | |
| TWI646768B (zh) | High boost converter | |
| Gao et al. | A hybrid LED driver with improved efficiency | |
| Jørgensen et al. | Analysis of cascaded silicon carbide MOSFETs using a single gate driver for medium voltage applications | |
| CN109194126B (zh) | 一种电源切换电路 | |
| CN115208184A (zh) | 驰式电源转换器与其中的切换式电容转换电路 | |
| US9762118B2 (en) | Lossless snubber circuit and operation method thereof | |
| US10998820B2 (en) | Stacked DC-DC converter | |
| CN210640870U (zh) | 一种驱动电路 | |
| RU169424U1 (ru) | Каскодный транзисторный ключ | |
| Li et al. | Fixed‐frequency adaptive off‐time controlled buck current regulator with excellent pulse‐width modulation and analogue dimming for light‐emitting diode driving applications | |
| Alagab et al. | Comparison of Single-stage and Multi-stage Marx DC-DC converters for HVDC application | |
| Garcia et al. | High-frequency modulated secondary-side self-powered isolated gate driver for full range PWM operation of SiC power MOSFETs | |
| TW202015323A (zh) | 具降壓及升壓功能之直流-直流轉換器 | |
| Qu et al. | A 2.8-MHz 96.1%-peak-efficiency 1.4-μs-settling-time fully soft-switched LED driver with 0.08–1 dimming range | |
| CN109412436A (zh) | 一种同步整流控制芯片及电路 | |
| CN204464968U (zh) | 基于厚膜工艺的过流保护电路、开关电源电路及电子设备 | |
| CN117501601A (zh) | 开关电源电路和电子设备 | |
| CN204559392U (zh) | 综合布线***电流反馈的升压驱动电路 | |
| CN107947580A (zh) | 四开关buck‑boost变换器及其数字控制方法 | |
| RU2307441C1 (ru) | Способ снижения динамических потерь в преобразователях электроэнергии | |
| TWI696349B (zh) | 高倍升壓電源轉換裝置 | |
| CN209072364U (zh) | 一种同步整流控制芯片及电路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20170817 |
|
| NF9K | Utility model reinstated |
Effective date: 20180521 |
|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20190817 |