[实用新型]基于三端半导体功率开关的RSD触发电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体开关技术领域，具体来说涉及一种基于三端半导 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。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种基于三端半导体功率开关的 RSD触发电路。

所采用的具体技术方案如下：

一种基于三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 触发电路包括触发电容Cc，半导体开关K21、半导体开关K22，磁开关Lc， 磁开关L21、L22；所述触发电容Cc、半导体开关K22，RSD开关，磁开关Lc， 半导体开关K21依序串联构成预充电流回路；所述磁开关L21一端连接于半导 体开关K21与磁开关LC的串联连接端、另一端连接于半导体开关K22与触发 电容Cc的串联连接端；所述磁开关L22一端连接于RSD开关与半导体开关K22 的串联连接端、另一端连接于触发电容Cc与半导体开关K21的串联连接端。

通过采用这种电路结构，其工作过程如下：

触发电容Cc对K21、K22放电，令K21、22触发开通，触发电容CC的放 电路径为Cc-K22-RSD-Lc-K21-L2-Cc，Cc的电压施加在RSD上，形成RSD的 反向预充电流；L饱和后，主电容C0通过RSD放电，在负载Z0上形成所需的 脉冲电流，其电流走向为Co-L-RSD-Z0-Co。当L21和L22饱和后，触发电容 Cc的放电路径为Cc-K21-L21-Cc，以及Cc-K22-L22-Cc。RSD流过的电流只有 C0的正向脉冲电流。

优选的是，所述磁开关L21、L22由导线在铁氧体或环形微晶铁氧体薄膜 的磁芯上缠绕若干圈构成。

更优选的是，RSD触发电路包括磁开关L、半导体功率开关K21、半导 体K22，二极管D211、D213、D221、D223，磁开关L21、L22，支路阻抗 Lc1、Lc2，触发回路阻抗Lc；所述半导体功率开关K21、K22采用基于IGBT 或功率MOSFET或IGCT或GTO的半导体功率开关。

与现有技术相比，本实用新型适用于低压电路，结构简化了一半，两只 晶闸管的同步触发比较容易实现。

附图说明

图1为本实用新型的总体结构框图；

图2为本实用新型的电路结构图；

图3为一种基于三端半导体功率开关及磁开关的RSD触发电路；

图4为一种双晶闸管同步驱动电路。

具体实施方式