[其他]带有绝缘栅场效应晶体管及线圈的电路

说明书

本发明涉及一种电路，该电路带有一个载流线圈和至少一个二极管。所述线圈一端通过一个n-沟道增强型绝缘栅场效应晶体管的可控导电电流通路与工作电压源的正极相连，另一端连接至电路零点，该电路以载流线圈的电磁场力产生机械动作。

这种电路在ITT公司出版物，德国Freiburg    i.Br.1979年著的“VMOS的应用思想”的第6页和图8上有所描述，该电路一般应用于直流电动机速度控制。（在上述出版物第5页和第6页上的图4至7所示的装置中的各个线圈的电磁场力不产生机械动作）。

从上述现有技术出版物所知的增强型绝缘栅型场效应晶体管是分立的VMOS晶体管。

但是，在要使这种电路与横向n-沟道晶体管（以下简称为横向晶体管）一起工作的情况（例如横向晶体管实际上专门用集成MOS电路实现，而且还能用双极性电路实现）下，以及在线圈的开/关转换也作用在正极而不是在线圈的电路的零点侧的情况下，则横向晶体管的栅极要以一定方式偏置，即使之能永久可控导电。而且，栅极区尺寸要根据要开关的电流密度及工作电压的高低来决定。关于上述决定尺寸的过程，还必须考虑到置于线圈与工作电压源之间的横向晶体管的电阻，也就是所谓的导通电阻，当横向晶体管处于可控导电态时，必须表现出尽可能小的电阻值，该电阻值越小，栅极与源极之间的电压就越高。因为在横向晶体管处于可控导电态时，源极电压实际 上等于工作电压，这就需要一个附加供给栅极电压的电压源。当考虑到在大多数实际应用情况下都不能采用附加的外部工作电压源时，这个电压就必须由电路本身提供。

本发明的目的就是要解决这个问题，也就是以一种方法改进前述电路，以使该电路能够以单独一个工作电压源工作，使位于线圈和工作电压源正极之间的晶体管靠电路本身产生的栅极电压工作，这样，便使其导通电阻呈现所要求的小值或低值。再者，电路就可单块地集成。

所以，利用本发明电路就可以在不提供附加外部工作电源的情况下使线圈工作。

以下参考附图的图1至图3对本发明进行更详细说明。其中

图1为一个实施例，表示直流（DC）电动机的工作电路;

图2表示两个脉冲图形;

图3表示对图1所示的实施例作进一步改进的桥式电路。

在图1的实施例中，线圈1构成直流电动机m部分，这时的机械动作是使电动机旋转。当然，线圈1也可以是继电器线圈，那时的机械动作是吸起继电器的衔铁。而且，还可以是，置于永久磁场内的可移动线圈在其载流态时与非载流态呈现不同的机械位置，在本发明意义上，凡利用其电磁场力引起机械动作的物件都可看作是线圈。

在图1所示的实施例中，线圈1通过第一横向晶体管t1的可控导电电路通路，连接至工作电压源u的正极。线圈1的另一端通过第二横向晶体管t2的控制电流通路接到电路的零点（接地）。示于图1的其它的电路元件用来产生第一横向晶体管t1的栅极电压，这样，该晶体管的导通电阻就能尽可能低。鉴于此目的，第1横向晶体管t1通过电容c接到电路零点（接地），并且通过第一二极管d1的阴极-阳极部分，连接至工作电压源u的正极，而通过第二二极管d2的阴极-阳极部分连接至线圈1与第二横向晶体管t2的联结点。

此外，在图1的实施例中，利用开关s和电阻r，示出了如何产生供给可控导电的第二横向晶体管t2的栅极的间歇脉冲的可能性，这些脉冲需要有一定的宽度和频率，以便对线圈产生的机械动作实际上没有干扰，因此，在实施例中，电动机m的旋转实际上将不受影响。为此，用相应的周期动作，使开关s接通，由此致使第二横向晶体管t2瞬时地变成不导通（截止）而且使流入线圈1的电流中断。那样，就在线圈与第二横向晶体管t2的联结点上产生一正电压脉冲，该脉冲用通过第二二极管d2传送到电容c，並在那里，建立起所需的栅极电压g1。

当开关s持久接通时，线圈便断开。

图2表示几乎是定量的关系，根据图2b，在开关s断开时第二横向晶体管t2的栅极电压g2通过电阻r，加在工作电压u值上。另一方面，在开关s的周期动作过程中，在尺寸一致的情况下，第一横向晶体管t1的栅极电压g1例如近似等于二倍的工作电压2u，这样，第一横向晶体管t1的实际栅-源电压几乎等于工作电压u，并且由此等于第二横向晶体管t2的栅-源电压。因此，在同样面积尺寸的情况下，两个横向晶体管呈现相同的导通电阻。