[发明专利]高功率电流开关

权利要求书

1.一种用于地球物理测量的电流注入设备，所述电流注入设备包括：

H桥电路，所述H桥电路被配置成对于至少一些操作模式，可切换地控制到地球物理负载的电流注入的极性，所述H桥包括按第一和第二高电压终端之间的串联连接的对来耦合的四个机电开关元件；

耦合在所述H桥电路和所述第一高电压终端之间的半导体开关元件；以及

与所述半导体开关元件并联地耦合在所述H桥电路和所述第一高电压终端之间的第五机电开关元件，所述第五机电开关元件耦合到控制电路，所述控制电路确保所述第五机电开关元件的状态只在所述半导体开关元件处于导通状态时变化。

2.如权利要求1所述的电流注入设备，其特征在于，

所述半导体开关元件能够在导通时通过至少15A的工作负载电流，且能够在不导通时阻塞至少4kV的高电压。

3.如权利要求2所述的电流注入设备，其特征在于，进一步包括：

高电压电源，所述高电压电源提供至少4kV的供电电压且能够提供至少15A的工作负载电流来注入到地球物理负载。

4.如权利要求3所述的电流注入设备，其特征在于，

对于基本上全部电流注入占空比，所述工作负载电流通过所述电流注入设备的相应机电开关元件且基本上绕过其半导体开关元件。

5.如权利要求4所述的电流注入设备，其特征在于，

所述电流注入占空比在100ms和50s之间，且其中所述工作负载电流在所述电流注入占空比的基本上全部期间基本上绕过所述半导体开关元件，而代之以通过所述第五机电开关元件。

6.如权利要求4中所述的电流注入设备，其特征在于，

所述电流注入占空比在至少为100ms，且所述工作负载电流在所述电流注入占空比的至少40％期间基本上绕过所述半导体开关元件，而代之以通过所述第五机电开关元件。

7.如权利要求6所述的电流注入设备，其特征在于，

所述电流注入占空比至少为1000ms，且所述工作负载电流在所述电流注入占空比的至少94％期间基本上绕过所述半导体开关元件，而代之以通过所述第五机电开关元件。

8.如权利要求7所述的电流注入设备，其特征在于，

所述电流注入占空比为2000ms，且所述工作负载电流在所述电流注入占空比的至少99％期间基本上绕过所述半导体开关元件，而代之以通过所述第五机电开关元件。

9.如权利要求2至8中的任一项所述的电流注入设备，其特征在于，

只在以下期间所述工作负载电流的基本上全部才通过所述半导体开关元件：(i)所述电流注入占空比的基本上与继电器闭合时间相一致的初始部分期间以及(ii)所述电流注入占空比的由所述控制电路定义的最终部分期间。

10.如权利要求2至8中的任一项所述的电流注入设备，其特征在于，

所述电流注入设备的机电开关元件在处于闭合状态时，在通过所述工作负载电流时基本上展现出跨所述元件的可忽略的压降以及对应地可忽略的发热，以及

其中所述半导体开关元件恰在所述第五机电开关元件的状态变化之前或之后短时携带所述工作负载电流时，展现出跨该元件的不可忽略的压降以及对应的发热，但仅达小于20ms的短暂时段。

11.如权利要求1至8中的任一项所述的电流注入设备，其特征在于，所述控制电路对所述第五机电开关元件的关闭进行精确定时，并且从而在至少一些操作模式中提供所述地球物理测量的时间参考。

12.如权利要求11所述的电流注入设备，其特征在于，

其中所述控制电路是现场可校准的以针对当前地球物理调查或其测量查明到地球物理负载的电流注入的关闭的精确定时。