一种15KV高压脉冲半导体开关制造技术

本发明专利技术公开了一种15KV高压脉冲半导体开关，包括相互连接的输入模块、电源模块、控制模块、开关模块，所述输入模块包括接线端子CN1、用于滤波的去耦电容C11和去耦电容C12、用于组成RC低通滤波器的电阻R11和电容C15；所述CN1包括用于连接外部+5V电源正极的PIN_VCC、用于连接外部+5V电源负极的PIN_GND、用于外部脉冲信号输入的PIN_IN；所述电源模块包括用于将5V转

【技术实现步骤摘要】
一种15KV高压脉冲半导体开关


[0001]本专利技术涉及高压脉冲开关
，尤其涉及一种15KV高压脉冲半导体开关。

技术介绍

[0002]多年来，各种脉冲开关已经广泛的应用于电子电路当中，相比于传统的接触式直接开关，脉冲开关具有低能耗、寿命长等特点，但同时对它的脉冲输出信号的处理提出了更高的要求。
[0003]等离子空气净化器是一种利用高压电源激发产生等离子对空气进行净化的设备，其工作中需要几千伏的高压直流电压，而目前市场上主流的开关电源主要为直流开关电源，且多为低电压，这使得其应用领域得到限制。为了弥补这一市场空缺，研究耐压与可靠性更高的高压脉冲开关是必要的。

技术实现思路

[0004]为解决
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提出一种15KV高压脉冲半导体开关。
[0005]本专利技术提出的一种15KV高压脉冲半导体开关，包括相互连接的输入模块、电源模块、控制模块、开关模块，所述输入模块包括接线端子CN1、用于滤波的去耦电容C11和去耦电容C12、用于组成RC低通滤波器的电阻R11和电容C15；所述CN1包括用于连接外部+5V电源正极的PIN_VCC、用于连接外部+5V电源负极的PIN_GND、用于外部脉冲信号输入的PIN_IN；
[0006]所述电源模块包括用于将5V转
±
12V的DC/DC模块U1、用于滤波的旁路电容C13和去耦电容C14、用于提高瞬态响应的储能电容C16、用于稳压的稳压管W1和稳压管W2、输出电阻R14；
[0007]所述控制模块包括光电耦合器U2、输出电阻R12、稳压管W3、负载电阻R13、NMOS管V1；
[0008]所述开关模块包括初级线圈(P1，P2)、次级线圈L1、次级线圈L2、次级线圈L3、次级线圈L4、次级线圈L5、次级线圈L6、次级线圈L7、次级线圈L8、次级线圈L9、次级线圈L10、负载电阻R1、负载电阻R12、负载电阻R3、负载电阻R4、负载电阻R5、负载电阻R6、负载电阻R7、负载电阻R8、负载电阻R9、负载电阻R10、续流二极管D1、续流二极管D2、续流二极管D3、续流二极管D4、续流二极管D5、续流二极管D6、续流二极管D7、续流二极管D8、续流二极管D9、续流二极管D10、晶闸管Q1、晶闸管Q2、晶闸管Q3、晶闸管Q4、晶闸管Q5、晶闸管Q6、晶闸管Q7、晶闸管Q8、晶闸管Q9、晶闸管Q10、去耦电容CH1、去耦电容CH2、去耦电容CH3、去耦电容CH4、去耦电容CH5、去耦电容CH6、去耦电容CH7、去耦电容CH8、去耦电容CH9、去耦电容CH10、泄放电阻RH1、泄放电阻RH2、泄放电阻RH3、泄放电阻RH4、泄放电阻RH5、泄放电阻RH6、泄放电阻RH7、泄放电阻RH8、泄放电阻RH9、泄放电阻RH10、接线端子HV_IN、接线端子HV_OUT。
[0009]优选的，所述DC/DC模块U1包括PIN_+5V、PIN_GND、PIN_+12V、PIN_GND、PIN_
‑
12V；所述PIN_+5V、PIN_GND分别与接线端子CN1的PIN_VCC、PIN_GND连接；
[0010]所述去耦电容C11和去耦电容C12并联接在PIN_+5V、PIN_GND之间；
[0011]所述旁路电容C13接在PIN_GND、PIN_
‑
12V之间；
[0012]所述去耦电容C14接在PIN_+12V、PIN_
‑
12V之间。
[0013]优选的，所述光电耦合器U2包括PIN_A、PIN_C、PIN_VCC、PIN_OUT、PIN_VSS；所述PIN_A与DC/DC模块U1的PIN_IN连接，所述PIN_C与DC/DC模块U1的PIN_GND连接；
[0014]所述RC低通滤波器的电阻R11接在PIN_A与DC/DC模块U1的PIN_IN之间，所述RC低通滤波器的电容C15接在PIN_A、PIN_C之间；所述PIN_VCC接地处理；
[0015]所述PIN_VSS与DC/DC模块U1的PIN_
‑
12V连接，所述PIN_VSS通过稳压管W1和稳压管W2与DC/DC模块U1的PIN_+12V连接；
[0016]所述PIN_OUT通过输出电阻R12与NMOS的门极连接，所述PIN_VSS与NMOS的源极连接；
[0017]所述稳压管W3与负载电阻R13接在NMOS的门极与PIN_VSS之间。
[0018]优选的，所述初级线圈(P1，P2)包括PIN_P1、PIN_P2，所述PIN_P1通过输出电阻R14与DC/DC模块U1的PIN_+12V连接，所述PIN_P2与NMOS的漏极连接；
[0019]所述PIN_P1通过稳压管W1与NMOS的漏极连接，其中，PIN_P1与稳压管W1的阴极连接；
[0020]所述PIN_P2通过稳压管W2与光电耦合器U2的PIN_VSS连接，其中，PIN_P2与稳压管W2的阴极连接；
[0021]所述储能电容C16接在PIN_P2和PIN_VSS之间。
[0022]优选的，所述次级线圈L1、次级线圈L2、次级线圈L3、次级线圈L4、次级线圈L5、次级线圈L6、次级线圈L7、次级线圈L8、次级线圈L9、次级线圈L10的一端依次分别与晶闸管Q1、晶闸管Q2、晶闸管Q3、晶闸管Q4、晶闸管Q5、晶闸管Q6、晶闸管Q7、晶闸管Q8、晶闸管Q9、晶闸管Q10的门极连接；
[0023]所述次级线圈L1、次级线圈L2、次级线圈L3、次级线圈L4、次级线圈L5、次级线圈L6、次级线圈L7、次级线圈L8、次级线圈L9、次级线圈L10的另一端依次分别与晶闸管Q1、晶闸管Q2、晶闸管Q3、晶闸管Q4、晶闸管Q5、晶闸管Q6、晶闸管Q7、晶闸管Q8、晶闸管Q9、晶闸管Q10的阴极连接；
[0024]所述负载电阻R1、负载电阻R12、负载电阻R3、负载电阻R4、负载电阻R5、负载电阻R6、负载电阻R7、负载电阻R8、负载电阻R9、负载电阻R10依次分别跨接在晶闸管Q1、晶闸管Q2、晶闸管Q3、晶闸管Q4、晶闸管Q5、晶闸管Q6、晶闸管Q7、晶闸管Q8、晶闸管Q9、晶闸管Q10的门极与阴极之间；
[0025]所述续流二极管D1、续流二极管D2、续流二极管D3、续流二极管D4、续流二极管D5、续流二极管D6、续流二极管D7、续流二极管D8、续流二极管D9、续流二极管D10依次分别跨接在晶闸管Q1、晶闸管Q2、晶闸管Q3、晶闸管Q4、晶闸管Q5、晶闸管Q6、晶闸管Q7、晶闸管Q8、晶闸管Q9、晶闸管Q10的门极与阴极之间，其中，所述续流二极管D1、续流二极管D2、续流二极管D3、续流二极管D4、续流二极管D5、续流二极管D6、续流二极管D7、续流二极管D8、续流二极管D9、续流二极管D10的阴极依次分别与晶闸管Q1、晶闸管Q2、晶闸管Q3、晶闸管Q4、晶闸管Q5、晶闸管Q6、晶闸管Q7、晶闸管Q8、晶闸管Q9、晶闸管Q10的门极连接；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种15KV高压脉冲半导体开关，包括相互连接的输入模块、电源模块、控制模块、开关模块，其特征在于，所述输入模块包括接线端子CN1、用于滤波的去耦电容C11和去耦电容C12、用于组成RC低通滤波器的电阻R11和电容C15；所述CN1包括用于连接外部+5V电源正极的PIN_VCC、用于连接外部+5V电源负极的PIN_GND、用于外部脉冲信号输入的PIN_IN；所述电源模块包括用于将5V转
±
12V的DC/DC模块U1、用于滤波的旁路电容C13和去耦电容C14、用于提高瞬态响应的储能电容C16、用于稳压的稳压管W1和稳压管W2、输出电阻R14；所述控制模块包括光电耦合器U2、输出电阻R12、稳压管W3、负载电阻R13、NMOS管V1；所述开关模块包括初级线圈(P1，P2)、次级线圈L1、次级线圈L2、次级线圈L3、次级线圈L4、次级线圈L5、次级线圈L6、次级线圈L7、次级线圈L8、次级线圈L9、次级线圈L10、负载电阻R1、负载电阻R12、负载电阻R3、负载电阻R4、负载电阻R5、负载电阻R6、负载电阻R7、负载电阻R8、负载电阻R9、负载电阻R10、续流二极管D1、续流二极管D2、续流二极管D3、续流二极管D4、续流二极管D5、续流二极管D6、续流二极管D7、续流二极管D8、续流二极管D9、续流二极管D10、晶闸管Q1、晶闸管Q2、晶闸管Q3、晶闸管Q4、晶闸管Q5、晶闸管Q6、晶闸管Q7、晶闸管Q8、晶闸管Q9、晶闸管Q10、去耦电容CH1、去耦电容CH2、去耦电容CH3、去耦电容CH4、去耦电容CH5、去耦电容CH6、去耦电容CH7、去耦电容CH8、去耦电容CH9、去耦电容CH10、泄放电阻RH1、泄放电阻RH2、泄放电阻RH3、泄放电阻RH4、泄放电阻RH5、泄放电阻RH6、泄放电阻RH7、泄放电阻RH8、泄放电阻RH9、泄放电阻RH10、接线端子HV_IN、接线端子HV_OUT。2.根据权利要求1所述的一种15KV高压脉冲半导体开关，其特征在于，所述DC/DC模块U1包括PIN_+5V、PIN_GND、PIN_+12V、PIN_GND、PIN_
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12V；所述PIN_+5V、PIN_GND分别与接线端子CN1的PIN_VCC、PIN_GND连接；所述去耦电容C11和去耦电容C12并联接在PIN_+5V、PIN_GND之间；所述旁路电容C13接在PIN_GND、PIN_
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12V之间；所述去耦电容C14接在PIN_+12V、PIN_
‑
12V之间。3.根据权利要求2所述的一种15KV高压脉冲半导体开关，其特征在于，所述光电耦合器U2包括PIN_A、PIN_C、PIN_VCC、PIN_OUT、PIN_VSS；所述PIN_A与DC/DC模块U1的PIN_IN连接，所述PIN_C与DC/DC模块U1的PIN_GND连接；所述RC低通滤波器的电阻R11接在PIN_A与DC/DC模块U1的PIN_IN之间，所述RC低通滤波器的电容C15接在PIN_A、PIN_C之间；所述PIN_VCC接地处理；所述PIN_VSS与DC/DC模块U1的PIN_
‑
12V连接，所述PIN_VSS通过稳压管W1和稳压管W2与DC/DC模块U1的PIN_+12V连接；所述PIN_OUT通过输出电阻R12与NMOS的门极连接，所述PIN_VSS与NMOS的源极连接；所述稳压管W3与负载电阻R13接在NMOS的门极...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭新俊，金善益，冯红波，
申请(专利权)人：上海市计量测试技术研究院，
类型：发明
国别省市：