[发明专利]基于两端半导体功率开关的RSD触发电路

说明书

本发明公开了一种基于两端半导体功率开关的RSD触发电路，包括充电电路，放电主电路，RSD触发电路和控制电路。放电主电路串联RSD触发电路，充电电路并联于主电路、RSD触发电路两端；控制电路并联于充电电路和RSD触发电路两端；放电主电路包括依序串联的RSD开关、磁环L、主电容C0和负载Z0；RSD触发电路包括脉冲电源，磁开关L2，半导体开关K21，半导体开关K22，磁开关L21，磁开关L22和触发电容Cc。本发明同时具有直接预充和谐振预充的优势，增加了元件的参数匹配范围，简化了电路设计难度，可靠性高，减小了磁芯的总体积，提高了预充电荷的利用率。

技术领域

本发明涉及半导体开关技术领域，具体来说涉及一种基于两端半导体功率开关的RSD触发电路。

背景技术

20世纪80年代，前苏联院士I.V.Grekhov发明的反向开关晶体管(RSD)可以实现高di/dt大电流微秒开通。RSD器件是一种由数万个晶闸管与晶体管元胞相间并联排列的器件，没有普通晶闸管的控制极，采用可控等离子体层触发方式，反向注入触发电流，在整个芯片面积上实现了同步均匀导通，从器件原理上消除了普通晶闸管器件存在的开通局部化现象，从而实现高di/dt微秒开通，同时在短时间内通过很大的电流。RSD开关的典型触发(预充)电路有直接预充、谐振预充、变压器升压预充等三种。单个RSD器件的触发方式有直接触发、谐振触发两种，采用直接触发开通方式开通效率高，损耗小，充电电路结构较复杂，多应用于单次脉冲放电。谐振触发的能量损耗较大，但较直接触发更易于实现控制，更适用于重复频率脉冲放电。多只RSD器件串联组成的RSD开关的触发可以采用直接触发、谐振触发和变压器升压触发等方式。根据不同实际应用的需要，采用不同的RSD触发电路。发明专利《一种反向开关晶体管的触发电路》(编号CN201310109983.8)采用H桥式触发电路用于低压大电流RSD器件的触发，预充电容的充电和放电分别由H桥的两组对角线晶闸管开关或IGBT开关控制，与传统预充电路相比，该电路结合了直接触发和谐振触发电路的优点，提高了RSD的预充效率。但是与传统预充电路相比，该电路增加了三个半导体预充开关，预充电路的控制系统更复杂，显著增加了预充开关的成本，而且只适用于低压RSD开关的触发，降低了改进型电路的实用性。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种基于两端半导体功率开关及磁开关的RSD触发电路。本发明专利同时具有直接预充和谐振预充的优势，并避免了这两种触发电路的缺点，缩短了放电延时元件-磁开关L的延迟时间，减少了L的磁芯体积和成本，降低了L的损耗及饱和电感，有利于提高电路的di/dt，增加了元件的参数匹配范围，简化了电路设计难度，可靠性高，提高了预充电荷的利用率。

所采用的具体技术方案如下：

一种基于两端半导体功率开关的RSD触发电路，包括充电电路，放电主电路，RSD触发电路和控制电路；所述放电主电路串联RSD触发电路，所述充电电路并联于主电路、RSD触发电路两端；所述控制电路并联于充电电路和RSD触发电路两端；所述放电主电路包括依序串联的RSD开关、磁环L、主电容C0和负载Z0；所述RSD触发电路包括脉冲电源，磁开关L2，半导体开关K21、半导体开关K22，磁开关L21，磁开关L22和触发电容Cc；所述脉冲电源、半导体开关K21、RSD开关、半导体开关K22、触发电容Cc依序串联、构成RSD触发电流回路；所述磁开关L21串联半导体开K22后与RSD开关并联；所述磁开关L22串联触发电容Cc后与半导体开关K22并联；所述磁开关L2串联半导体开关K21和触发电容Cc与磁开关L21并联。

通过采用这种电路结构，其工作过程如下：