[发明专利]用于切换电位的切换电路

说明书

技术领域

本发明涉及：一种用于切换电位的切换电路，一种用于切换电位的方法，及一种具有这种切换电路的高压发生器、X射线发生器和医学成像系统。优选地，本发明涉及一种用于对X射线发生器内的电负载进行放电的高压切换电路。

背景技术

已知使用半导体技术的高压切换电路用于切换高电压。为了能够以相对容易受损的半导体来切换高压，将这些切换电路分为几个级，每一级仅经受总电压的一部分。

已知几类切换电路（短路器）。然而，它们大多数都使用多个环形磁心或复杂的辅助电源来驱动半导体。其余的实现了一种主从结构或级联布置，在其中仅驱动一级（主级），其他级相继地跟随。

EP 2040379A2介绍了一种电路，用于服务可与电源连接的负载。该电路包括多个三端子开关和一个控制电源。三端子开关定义可连接在电源与负载之间的一系列传导通路。所述三端子开关包括源极端子、漏极端子和栅极端子。该电路进一步包括隔离电路，布置在控制电源与每一个开关的栅极端子之间。隔离电路连同控制电源和控制器一起运行，在每一个开关的栅极端子提供隔离电压，以使得开路开关电位不超过闭合连接所需的控制电压。

然而，这个设计相当复杂，以至于需要具有更简化设计的切换电路。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有更简化设计的切换电路。

以根据独立权利要求所述的切换电路实现这个目的。更进一步的有利发展是从属权利要求的主题。

根据本发明的一个实施例，提供了用于切换电位的切换电路，特别是用于对电负载（例如高压电缆的电容性高压负载）进行放电的切换电路。在本说明书中，术语“高压”指代大于4kV的电压。所述切换电路包括多个级，每一级都包括电子开关，其优选地是晶体管，尤其是N沟道MOSFET或IGBT。每一个电子开关都具有可借助控制端子（例如，晶体管的栅极/基极）控制的可切换通路，其中，电子开关的可切换通路串联连接在待切换的电位之间，或者在待放电的电负载之间。在晶体管的情况下，可切换通路是漏极-源极通道或者集电极-发射极通道。更具体地，实现串联布置，以使得一个晶体管的源极（或发射极）与相连晶体管的漏极（或集电极）相连接。可切换通路的串联布置形成用于连接待切换的电位的“串联传导线路”。每一级进一步包括能量存储器，例如电容器或蓄电池，在各自的电子开关处于断开状态（高电阻可切换通路）时，所述能量存储器被从所述级内的可切换通路分支出来的且由横跨断开的可切换通路的压降引起的电流充电。在此背景下，能量存储器优选地在相应的电子开关处于断开状态时，仅仅以从所述级内的可切换通路分支出来的电流充电。进一步地，切换电路包括驱动器级，用于通过向电子开关的控制端子提供存储在能量存储器中的能量来切换电子开关，以便闭合电子开关的可切换通路并至少暂时地保持闭合状态（低电阻可切换通路）。优选地，相同地设计每一级。这个设计提供了除了连接到相应的电子开关的可切换通路的线路以外，无任何提供能量的电源线的级。它还提供了除了沿电子开关的可切换通路的连接以外，彼此之间无连接线的级。

这个实施例提供了能够减少必需的布线的优点。无需额外的电源来提供输入电子开关的控制端子的电力。因此，由于其自给自足、自供给的级而能够提供自给自足、自供给的切换电路。

也能够通过这个切换电路或者具备这种切换电路的高压发生器、X射线发生器或医学成像系统，用切换电位的方法，来实现这些优点。

根据进一步的实施例，每一级都具有光元件，例如光敏晶体管，用于启动电子开关的切换。由于分别将光元件集成在各级中，能够节省用于控制电路的布线。此外，该布置实现了诸如高压切换电路等高压发生器的高压部件与低压控制单元的电流阻断。

此外，可以设想每一级进一步包括至少一个光伏元件，用于额外地对能量存储器进行充电。当开启用于驱动光元件的光源，并导致能量存储器的放电时，由光源发出的光能够被至少一个光伏元件接收，并被提供给能量存储器。其优点在于能够在延长的时间段内将电流提供给电子开关的控制端子。

提供一种具有多个级的高压切换电路可以视为本发明的要旨，所述多个级全部从用于对高压负载进行放电的串联传导线路取得其能量。在阻断串联传导线路的时间段期间，以稍后用于闭合串联传导线路并保持其闭合状态的能量为各级的能量存储器充电。

附图说明

图1示出了根据本发明的实施例的高压切换电路的示意图；

图2示出了根据本发明的实施例的切换电路的两个级；

图3示出了更详细的根据本发明的实施例的切换电路的级；