一种高电压大电流半导体开关制造技术

本实用新型专利技术公开了一种高电压大电流半导体开关，该开关包括：电源端、地端、脉冲变压器和N个结构相同的电子开关；N个所述电子开关依次串联，第1个所述电子开关的输入端与电源端连接，第N个所述电子开关与地端连接。本实用新型专利技术提出一种可控硅串并联来实现高电压大电流电子开关的设计电路，主要用于替代气体火花间隙开关，可以解决传统气体火花间隙开关发生器的电压上升沿的抖动问题和低电压传统气体火花间隙开关无法触发的问题，提高了发生器脉冲输出的稳定性和可靠性，降低了发生器的体积，提高了脉冲输出的一致性。

【技术实现步骤摘要】
一种高电压大电流半导体开关
本技术涉及脉冲变压器应用
，具体涉及一种高电压大电流半导体开关。
技术介绍
随着近年来脉冲功率技术的迅速发展，脉冲功率的技术研究也逐渐成为了热点之一。传统式高压脉冲发生器中采用的气体火花隙开关在重复频率、稳定性、可控性以及寿命等方面逐渐显露出缺陷，特别是在脉冲功率技术渐渐向高功率、高重复频率、紧凑型方向发展，由传统式高压脉冲发生器构成的脉冲功率装置在某些应用领域内越来越受到了限制。
技术实现思路
针对上述问题，本技术提供一种高电压大电流半导体开关。本技术的目的采用以下技术方案来实现：一种高电压大电流半导体开关，该开关包括：电源端、地端、脉冲变压器和N个结构相同的电子开关；N个所述电子开关依次串联，第1个所述电子开关的输入端与电源端连接，第N个所述电子开关与地端连接；所述脉冲变压器包括：初级绕组、磁芯和N个次级绕组；N个所述次级绕组分别与N个所述电子开关连接；第n个所述电子开关包括：二极管Dn-1、二极管Dn-2、二极管Dn-3、二极管Dn-4、二极管Dn-5、电容器Cn-1、电容器Cn-2、可控硅Sn、电阻Rn-1、电阻Rn-2和电阻Rn-3；所述可控硅Sn的控制极与电阻Rn-1的第一端连接，所述电阻Rn-1的第二端与电容器Cn-1的第一端连接，所述电容器Cn-1的第二端与可控硅Sn的阴极连接；所述二极管Dn-1、二极管Dn-2串联后与所述电容器Cn-1并联，所述二极管Dn-3、二极管Dn-4串联后与所述电容器Cn-1并联，其中，所述二极管Dn-1的阴极、二极管Dn-3的阴极分别与所述电容器Cn-1的第一端连接，所述二极管Dn-1的阳极、二极管Dn-3的阳极分别与所述电容器Cn-1的第二端连接；所述可控硅Sn的阳极分别与所述二极管Dn-5的阳极、电阻Rn-2的第一端、电阻Rn-3的第一端连接，所述可控硅Sn的阴极与电阻Rn-3的第二端连接；所述二极管D5的阴极与电容器Cn-2的第一端连接，电容器Cn-2的第二端与所述可控硅Sn的阴极连接，电阻Rn-2与所述二极管Dn-5并联；第n个次级绕线组的一端连接在所述二极管Dn-1、二极管Dn-2之间，所述第n个次级绕线组的另一端连接在二极管Dn-3、二极管Dn-4之间；第n-1个所述电子开关的可控硅Sn-1-1的阴极与第n个电子开关的可控硅Sn的阳极串联，电容器Cn-1-2的第二端与二极管Dn-1-5的阳极串联，电阻Rn-1-3与电阻Rn-3串联；可控硅S1的阳极、二极管D1-5的阳极、电阻R1-2、电阻R1-3的公共端作为输入端与所述电源端连接；可控硅SN的阴极、二极管DN-2的阳极、二极管DN-4的阳极、电容器CN-1的第二端、电容器CN-2、电阻RN-3的公共端作为输出端与所述地端连接；其中，n＝1,2,...,N。优选地，该开关还包括：一负载电阻，所述可控硅SN的阴极、二极管DN-2的阳极、二极管DN-4的阳极、电容器CN-1的第二端、电容器CN-2、电阻RN-3的公共端作为输出端通过所述负载电阻与所述地端连接。优选地，所述N的取值范围是：N≤20。传统式高压脉冲发生器中采用的气体火花隙开关在重复频率、稳定性、可控性以及寿命等方面有比较多的缺陷，特别是在脉冲功率技术渐渐向高功率、高重复频率、紧凑型方向发展，由传统式高压脉冲发生器构成的脉冲功率装置在某些应用领域内越来越受到了限制。可控硅作为一种半导体固态开关器件，具有紧凑、轻便、高重复频率、可控性好以及易于驱动等优点，逐渐被用来取代气体开关作为主放电开关应用于高压脉冲发生器系统中。本技术提出一种可控硅串并联来实现高电压大电流电子开关的设计电路，主要用于替代气体火花间隙开关，可以解决传统气体火花间隙开关发生器的电压上升沿的抖动问题和低电压传统气体火花间隙开关无法触发的问题，提高了发生器脉冲输出的稳定性和可靠性，降低了发生器的体积，提高了脉冲输出的一致性。附图说明利用附图对本技术作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本技术的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。图1是本技术提供的一种高电压大电流半导体开关的电路原理图；图2是施加在图1提供的开关上的正极性高电压大电流的测试波形图；图3是施加在图1提供的开关上的负极性高电压大电流的测试波形图。具体实施方式结合以下实施例对本技术作进一步描述。图1示出了一种高电压大电流半导体开关，该开关包括：电源端、地端、脉冲变压器和N个结构相同的电子开关；N个所述电子开关依次串联，第1个所述电子开关的输入端与电源端连接，第N个所述电子开关与地端连接；所述脉冲变压器包括：初级绕组、磁芯和N个次级绕组；N个所述次级绕组分别与N个所述开关连接；第n个所述电子开关包括：二极管(Dn-1)、二极管(Dn-2)、二极管(Dn-3)、二极管(Dn-4)、二极管(Dn-5)、电容器(Cn-1)、电容器(Cn-2)、可控硅(Sn)、电阻(Rn-1)、电阻(Rn-2)和电阻(Rn-3)；所述可控硅(Sn)的控制极与电阻(Rn-1)的第一端连接，所述电阻(Rn-1)的第二端与电容器(Cn-1)的第一端连接，所述电容器(Cn-1)的第二端与可控硅(Sn)的阴极连接；所述二极管(Dn-1)、二极管(Dn-2)串联后与所述电容器(Cn-1)并联，所述二极管(Dn-3)、二极管(Dn-4)串联后与所述电容器(Cn-1)并联，其中，所述二极管(Dn-1)的阴极、二极管(Dn-3)的阴极分别与所述电容器(Cn-1)的第一端连接，所述二极管(Dn-1)的阳极、二极管(Dn-3)的阳极分别与所述电容器(Cn-1)的第二端连接；所述可控硅(Sn)的阳极分别与所述二极管(Dn-5)的阳极、电阻(Rn-2)的第一端、电阻(Rn-3)的第一端连接，所述可控硅(Sn)的阴极与电阻(Rn-3)的第二端连接；所述二极管D5的阴极与电容器(Cn-2)的第一端连接，电容器(Cn-2)的第二端与所述可控硅(Sn)的阴极连接，电阻(Rn-2)与所述二极管(Dn-5)并联；第n个次级绕线组的一端连接在所述二极管(Dn-1)、二极管(Dn-2)之间，所述第n个次级绕线组的另一端连接在二极管(Dn-3)、二极管(Dn-4)之间；第(n-1)个所述电子开关的可控硅(Sn-1-1)的阴极与第n个电子开关的可控硅(Sn)的阳极串联，电容器(Cn-1-2)的第二端与二极管(Dn-1-5)的阳极串联，电阻(Rn-1-3)与电阻(Rn-3)串联；可控硅(S1)的阳极、二极管(D1-5)的阳极、电阻(R1-2)、电阻(R1-3)的公共端作为输入端与所述电源端连接；可控硅(SN)的阴极、二极管(DN-2)的阳极、二极管(DN-4)的阳极、电容器(CN-1)的第二端、电容器(CN-2)、电阻(RN-3)的公共端作为输出端与所述地端连接；其中，n＝1,2,...,N，作为优本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高电压大电流半导体开关，其特征是，包括：电源端、地端、脉冲变压器和N个结构相同的电子开关；N个所述电子开关依次串联，第1个所述电子开关的输入端与电源端连接，第N个所述电子开关与地端连接；/n所述脉冲变压器包括：初级绕组、磁芯和N个次级绕组；N个所述次级绕组分别与N个所述电子开关连接；/n第n个所述电子开关包括：二极管D

【技术特征摘要】
1.一种高电压大电流半导体开关，其特征是，包括：电源端、地端、脉冲变压器和N个结构相同的电子开关；N个所述电子开关依次串联，第1个所述电子开关的输入端与电源端连接，第N个所述电子开关与地端连接；
所述脉冲变压器包括：初级绕组、磁芯和N个次级绕组；N个所述次级绕组分别与N个所述电子开关连接；
第n个所述电子开关包括：二极管Dn-1、二极管Dn-2、二极管Dn-3、二极管Dn-4、二极管Dn-5、电容器Cn-1、电容器Cn-2、可控硅Sn、电阻Rn-1、电阻Rn-2和电阻Rn-3；所述可控硅Sn的控制极与电阻Rn-1的第一端连接，所述电阻Rn-1的第二端与电容器Cn-1的第一端连接，所述电容器Cn-1的第二端与可控硅Sn的阴极连接；所述二极管Dn-1、二极管Dn-2串联后与所述电容器Cn-1并联，所述二极管Dn-3、二极管Dn-4串联后与所述电容器Cn-1并联，其中，所述二极管Dn-1的阴极、二极管Dn-3的阴极分别与所述电容器Cn-1的第一端连接，所述二极管Dn-1的阳极、二极管Dn-3的阳极分别与所述电容器Cn-1的第二端连接；所述可控硅Sn的阳极分别与所述二极管Dn-5的阳极、电阻Rn-2的第一端、电阻Rn-3的第一端连接，所述可控硅Sn的阴极与电阻Rn-3的第二端连接；所述二极管D5的阴极与电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建国，赵洋，陈华晖，杨震，王肃，陆彬，周歧斌，
申请(专利权)人：上海市避雷装置检测站工程部，上海市气象灾害防御技术中心，
类型：新型
国别省市：上海;31