[实用新型]全固态高压刚管开关

说明书

技术领域

    本实用新型涉及晶体管开关领域，具体是一种全固态高压刚管开关。

背景技术

一直以来，对于雷达发射机、等离子体放电等地方使用的开关，多为各种触发管，如真空管、闸流管等。用此来做成的开关，有电路复杂、体积大、寿命短、使用条件苛刻等缺点。而近年来，随着功率半导体器件的发展，尤其是MOSFET和IGBT串并联技术的逐步成熟，解决了原有开关电路复杂、体积大、寿命短、使用条件苛刻等缺点。此前的晶体管串联刚管开关，多采用光纤驱动方式，体积相对较大、一致性差、可靠性差等缺点，并且都静态均压电阻，造成开关漏电流大，对负载产生不利影响，而在过流和打火时，开关无法实现自身保护，达不到保护负载及开关自身的目的。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种全固态高压刚管开关，解决了原有晶体管开关的体积大、一致性差、可靠性差、漏电流大及无法快速保护的问题。

本实用新型的技术方案为：

全固态高压刚管开关，包括有驱动电路和与驱动电路连接的开关电路，所述的驱动电路和开关电路之间连接有脉冲变压器，脉冲变压器的初级与驱动电路连接，脉冲变压器的次级与开关电路的输入端连接；

开关电路包括有M组相互串联的并联晶体管开关，每组并联晶体管开关包括有N个并联连接的晶体管、瞬态抑制二极管和动态均压电容，即N个晶体管的门极或基极相互连接后与脉冲变压器的次级连接，N个晶体管的漏极或集电极相互连接，N个晶体管的源极或发射极相互连接，且并联后的N个晶体管的源极和漏极，或发射极和集电极上并联有所述的瞬态抑制二极管和动态均压电容；M组相互串联的并联晶体管开关，即两组相邻的并联晶体管开关，一组并联晶体管开关的源极或发射极与另一组并联晶体管开关的漏极或集电极连接；其中，上述M和N为大于或等于1的整数。

所述的两组相邻的并联晶体管开关，一组并联晶体管开关的源极或发射极通过一负反馈电阻与另一组并联晶体管开关的漏极或集电极连接。

所述的晶体管选用金氧半场效晶体管（MOS晶体管）或绝缘栅双极型晶体管（IGBT）。

所述的每组并联晶体管开关还包括有一个次级驱动电路，次级驱动电路的输入端与所述的脉冲变压器的次级连接，次级驱动电路的输出端与N个并联后晶体管的门极或基极连接。

本实用新型的M组相互串联的并联晶体管开关中，其端部的漏极或集电极作为本实用新型的正极输入端，其端部的源极或发射极与一负反馈电阻串联后作为本实用新型的负极输出端。

本实用新型的优点：

本实用新型采用大量的晶体管通过串联及并联，并通过紧凑，合理的布局组成，自身包含驱动电路的一个小体积的组件，实现对开关管的开关控制。对于驱动组件，＋15V给其供电，TTL/CMOS信号输入通过处理，采用脉冲变压器方式送到开关管，驱动开关管，控制开关管的导通与截止，并隔离了高压。开关管的驱动信号来源输入的TTL/CMOS信号，因此开关管导通截止与输入信号基本保持一致，输出脉冲电压的频率与脉宽与输入TTL信号同样基本保持一致（有纳秒量级的控制传输延时），由此实现开关的工作脉宽从150nS到连续，而且即可以工作在固定的脉宽下，也可以工作在可变的脉宽下。当TTL/CMOS信号为0V时，开关停止工作；当信号为＋5V/+15V时，开关连续工作。

（2）、本实用新型采用脉冲变压器驱动方式，初级单根高压线穿过磁环中间，次级采用多个磁环串联，推动多只开关管，初级的驱动信号通过磁环耦合到次级，控制开关管导通与截止，开关管导通时，高压通过开关及负载形成回路，完成对负载放电，开关截止时，开关隔开放电回路，高压不向负载放电，通过开关的导通与截止实现对负载的脉冲放电；这种驱动方式简单可靠，并隔离了初次级高压，使驱动部分可以放在低压部分，大大的简化了电路。

（3）、本实用新型均压电路采用瞬态抑制二极管（TVS管）静态均压与电容动态均压两部分，以往的静态均压采用静态均压电阻，会带来较大漏电流，在开关不工作时对负载产生一定影响，TVS管作为静态均压时，不存在着漏电流，并可以起到一定的动态均压效果。

（4）、本实用新型的电路结构中，每组晶体管的源极或发射极串联了负反馈电阻，而晶体管的驱动将负反馈电阻包含在内，对开关及负载起保护作用。当负载打火或过流时，流过晶体管的电流增加，负反馈电阻两端的电压也增加，而由于驱动能力固定，则晶体管的门极和源极之间或基极和发射极之间的电压将会减小，直至晶体管关断，使整个开关关断，达到保护负载及开关的目的。