基于三端半导体功率开关的RSD触发电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于三端半导体功率开关的RSD触发电路，包括充电电路，放电主电路，RSD触发电路和控制电路；所述放电主电路串联RSD触发电路，所述充电电路并联于主电路、RSD触发电路两端；所述控制电路并联于充电电路和RSD触发电路两端；所述放电主电路包括依序串联的RSD开关、磁环L、主电容C0和负载Z0；所述RSD触发电路包括触发电容Cc，半导体开关K21、K22，磁开关Lc，磁开关L21、L22；所述触发电容Cc、半导体开关K22，RSD开关，磁开关Lc，半导体开关K21依序串联构成预充电流回路。本实用新型专利技术适用于低压电路，结构简化了一半，两只晶闸管的同步触发比较容易实现。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及半导体开关
，具体来说涉及一种基于三端半导体功率开关的RSD触发电路。
技术介绍
20世纪80年代，前苏联院士I.V.Grekhov专利技术的反向开关晶体管(RSD)可以实现高di/dt大电流微秒开通。RSD器件是一种由数万个晶闸管与晶体管元胞相间并联排列的器件，没有普通晶闸管的控制极，采用可控等离子体层触发方式，反向注入触发电流，在整个芯片面积上实现了同步均匀导通，从器件原理上消除了普通晶闸管器件存在的开通局部化现象，从而实现高di/dt微秒开通，同时在短时间内通过很大的电流。RSD开关的典型触发(预充)电路有直接预充、谐振预充、变压器升压预充等三种。单个RSD器件的触发方式有直接触发、谐振触发两种，采用直接触发开通方式开通效率高，损耗小，充电电路结构较复杂，多应用于单次脉冲放电。谐振触发的能量损耗较大，但较直接触发更易于实现控制，更适用于重复频率脉冲放电。多只RSD器件串联组成的RSD开关的触发可以采用直接触发、谐振触发和变压器升压触发等方式。根据不同实际应用的需要，采用不同的RSD触发电路。专利技术专利《一种反向开关晶体管的触发电路》(编号CN201310109983.8)采用H桥式触发电路用于低压大电流RSD器件的触发，预充电容的充电和放电分别由H桥的两组对角线晶闸管开关或IGBT开关控制，与传统预充电路相比，该电路结合了直接触发和谐振触发电路的优点，提高了RSD的预充效率。但是与传统预充电路相比，该电路增加了三个半导体预充开关，预充电路的控制系统更复杂，显著增加了预充开关的成本，而且只适用于低压RSD开关的触发，降低了改进型电路的实用性。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术提供了一种基于三端半导体功率开关的RSD触发电路。所采用的具体技术方案如下：一种基于三端半导体功率开关的RSD触发电路：包括充电电路，放电主电路，RSD触发电路和控制电路。所述放电主电路串联RSD触发电路，所述充电电路并联于主电路、RSD触发电路两端；所述控制电路并联于充电电路和RSD触发电路两端；所述放电主电路包括依序串联的RSD开关、磁环L、主电容C0和负载Z0；所述RSD触发电路包括触发电容Cc，半导体开关K21、半导体开关K22，磁开关Lc，磁开关L21、L22；所述触发电容Cc、半导体开关K22，RSD开关，磁开关Lc，半导体开关K21依序串联构成预充电流回路；所述磁开关L21一端连接于半导体开关K21与磁开关LC的串联连接端、另一端连接于半导体开关K22与触发电容Cc的串联连接端；所述磁开关L22一端连接于RSD开关与半导体开关K22的串联连接端、另一端连接于触发电容Cc与半导体开关K21的串联连接端。通过采用这种电路结构，其工作过程如下：触发电容Cc对K21、K22放电，令K21、22触发开通，触发电容CC的放电路径为Cc-K22-RSD-Lc-K21-L2-Cc，Cc的电压施加在RSD上，形成RSD的反向预充电流；L饱和后，主电容C0通过RSD放电，在负载Z0上形成所需的脉冲电流，其电流走向为Co-L-RSD-Z0-Co。当L21和L22饱和后，触发电容Cc的放电路径为Cc-K21-L21-Cc，以及Cc-K22-L22-Cc。RSD流过的电流只有C0的正向脉冲电流。优选的是，所述磁开关L21、L22由导线在铁氧体或环形微晶铁氧体薄膜的磁芯上缠绕若干圈构成。更优选的是，RSD触发电路包括磁开关L、半导体功率开关K21、半导体K22，二极管D211、D213、D221、D223，磁开关L21、L22，支路阻抗Lc1、Lc2，触发回路阻抗Lc；所述半导体功率开关K21、K22采用基于IGBT或功率MOSFET或IGCT或GTO的半导体功率开关。与现有技术相比，本技术适用于低压电路，结构简化了一半，两只晶闸管的同步触发比较容易实现。附图说明图1为本技术的总体结构框图；图2为本技术的电路结构图；图3为一种基于三端半导体功率开关及磁开关的RSD触发电路；图4为一种双晶闸管同步驱动电路。具体实施方式为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面对本技术的工作过程作进一步描述。如图3所示的一种基于三端半导体功率开关及磁开关的RSD触发电路：包括半导体功率开关K21、半导体K22，二极管D211、D213、D221、D223，磁开关L21、L22，支路阻抗Lc1、Lc2，触发回路磁开关Lc。其电路的工作过程如下：控制系统输出半导体功率开关开通信号至两个驱动电路，驱动电路导通开关K21、K22，脉冲电容CC放电，放电路径为CC-K22-D22-RSD-Lc-K21-D21-CC，向RSD施加反向触发电流。如图4所示一种双晶闸管同步驱动电路：TLP521为光偶器件，用于传输开关信号，隔离驱动电路与低压控制电路；IR2110为IGBT驱动芯片，其最大耐压为500V，通流能力为2A，输出驱动电压为10～20V，开通时间、关断时间和延时时间分别为120ns，94ns，10ns。在同一个环形铁氧体磁芯上绕制一个原边、两个副边线圈组成触发变压器T，可实现串联晶闸管的同步导通。IR2110输出的高电平输入到IGBT栅极，IGBT导通，直流电源在脉冲变压线圈原边产生一个快速上升的电流脉冲，此电流脉冲在T的副边产生两个快速上升的高幅值门极驱动电流，强触发晶闸管，增强晶闸管的高di/dt电流通流能力。由于IGBT关断速度很快，所以在IGBT关断时，由于关断电流的di/dt作用，而使T原边电感在IGBT两端的产生很大的电压，从而击穿IGBT。因此IGBT触发电路中加入了由电容、电阻和二极管D组成的缓冲电路，并且在IGBT发射极和集电极上并联了一个稳压二极管。IGBT关断时，T原边电流在电感的作用下逐渐减小，IGBT集电极的电位升高，二极管D导通，T原边线圈电感存储的能量通过缓冲回路释放，使IGBT的集电结电位不会上升到击穿电压，从而实现IGBT的关断保护。以上所述的专利技术实例电路为本专利技术的较佳实施例而己，但本专利技术不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本专利技术所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本专利技术保护的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于三端半导体功率开关的RSD触发电路，其特征在于：包括充电电路，放电主电路，RSD触发电路和控制电路；所述放电主电路串联RSD触发电路，所述充电电路并联于主电路、RSD触发电路两端；所述控制电路并联于充电电路和RSD触发电路两端；所述放电主电路包括依序串联的RSD开关、磁环L、主电容C0和负载Z0；所述RSD触发电路包括触发电容Cc，半导体开关K21、半导体开关K22，磁开关Lc，磁开关L21、磁开关L22；所述触发电容Cc、半导体开关K22，RSD开关，磁开关Lc，半导体开关K21依序串联构成预充电流回路；所述磁开关L21一端连接于半导体开关K21与磁开关LC的串联连接端、另一端连接于半导体开关K22与触发电容Cc的串联连接端；所述磁开关L22一端连接于RSD开关与半导体开关K22的串联连接端、另一端连接于触发电容Cc与半导体开关K21的串联连接端。

【技术特征摘要】
1.一种基于三端半导体功率开关的RSD触发电路，其特征在于：包括
充电电路，放电主电路，RSD触发电路和控制电路；
所述放电主电路串联RSD触发电路，所述充电电路并联于主电路、RSD
触发电路两端；所述控制电路并联于充电电路和RSD触发电路两端；所述放
电主电路包括依序串联的RSD开关、磁环L、主电容C0和负载Z0；
所述RSD触发电路包括触发电容Cc，半导体开关K21、半导体开关K22，
磁开关Lc，磁开关L21、磁开关L22；
所述触发电容Cc、半导体开关K22，RSD开关，磁开关Lc，半导体开
关K21依序串联构成预充电流回路；
所述磁开关L21一端连接于半导体开关K21与磁开关LC的串联连接端、
另一端连接于半导体开关K22与触发电容Cc的串联...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭亚斌，卢社阶，刘纪磊，雷涛，
申请(专利权)人：湖北科技学院，
类型：新型
国别省市：湖北;42