[發明專利]一種高功率的半導體斷路開關

有效

• 申請號: 201310331972.4
• 申請日: 2013-08-01
• 公開（公告）號: CN103441699A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 王海洋;謝霖燊;何小平;張國偉;陳維青;陳志強;郭帆;賈偉;李俊娜;湯俊萍;孫鳳榮
• 申請（專利權）人: 西北核技術研究所
• 主分類號: H02M9/04
• 分類號: H02M9/04
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

技術領域

本發明涉及一種高功率的半導體斷路開關，主要應用于電感儲能型脈沖電源系統中。

背景技術

在脈沖功率系統中，常用的斷路開關有：機械開關、等離子體熔蝕開關或電爆炸絲開關、晶閘管斷路開關和SOS（Semiconductor?Opening?Switch）等，機械開關、等離子體熔蝕開關或電爆炸絲開關在壽命、維護和重頻工作等方面存在一定的問題，晶閘管斷路開關和SOS主要受制于器件斷路能力。目前商品化的半導體斷路開關開斷電流的能力約4kA，近年來隨著新型半導體RSD開關的發展，為提高新型半導體斷路開關的換流能力的提高提供一種新的途徑。

基于RSD開關反向強迫換流技術的快速晶閘管斷路開關可使斷路開關的斷路能力提高到幾十kA，甚至幾百千安。另外，隨著脈沖功率源向著小型化、高重復頻率、長壽命的方向發展，全固態開關將在的脈沖功率系統中得到廣泛的應用。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種高功率的半導體斷路開關，針對現有基于反向強迫換流的快速晶閘管斷路能力低、開通損耗大、輸出效率低的問題，提出了基于RSD開關的反向強迫換流電路，減小了系統延時和抖動、提升通流能力、降低開通損耗、提高輸出效率。

技術方案

一種高功率的半導體斷路開關，其特征在于包括充電電源U、晶閘管Th₁、二極管D₁,D₂,D₃、電感L₁、電感L₂、觸發開關S₁、觸發電容C₁、主開關RSD、磁開關MS、換流電容C₂和回路電感L₀；充電電源U的正端通過串聯的晶閘管Th₁和二極管D₃與回路電感L₀連接，回路電感L₀的另一端連接充電電源U的負端并接地；電感L₁連接于晶閘管Th₁與二極管D₃的節點和充電電源U的負端；二極管D₂、主開關RSD、磁開關MS和換流電容C₂的串聯電路與二極管D₃并聯；觸發開關S₁和電感L₂的串聯電路與觸發電容C₁和主開關RSD并聯；所述二極管D₁與晶閘管Th₁反向并聯；所述晶閘管Th₁和二極管D₃反向連接；所述換流電容C₂的負端連接回路電感L₀。

所述充電電源U為電容器組、電池組或脈沖發電機。

所述RSD觸發開關S₁為MOS管、IGBT開關或晶閘管。

有益效果

本發明提出的一種高功率的半導體斷路開關，主開關選用反向觸發雙極晶閘管（reverse?switching?dynistor,RSD），反向觸發雙極晶閘管是一種新型高功率半導體閉合開關，與普通晶閘管相比，RSD的通流能力強、電流變化率、延時抖動?。贿x用快恢復晶閘管作為初級開關，減小換流過程的能量損失，提高了輸出效率。

本發明的有益效果是，本發明所提出的基于RSD開關換流的斷路開關能夠提高輸出脈沖的峰值電流、電流變化率、輸出效率，減低輸出延時和抖動，特別適用于長脈沖大電流應用的領域中。

附圖說明

圖1是本發明的電路原理圖

圖中，U.充電電源，Th₁.晶閘管，D₁,D₂,D₃.二極管，L₁.電感，S₁.觸發開關，C₁.觸發電容，RSD.主開關，MS.磁開關，C₂.換流電容，L₀.回路電感或負載電感。

圖2是本發明實施例的典型的換流電路輸出波形

具體實施方式

現結合實施例、附圖對本發明作進一步描述：