CN207968451U - 快速高电压大功率半导体开关 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种快速高电压大功率半导体开关，包括开关组。所述开关组包含若干个依次串联的晶闸管组。每个所述晶闸管组包含若干个相互并联的晶闸管。该开关包括若干串联或并联的晶闸管，具有足够大的开关电压和开关电流，且保证了开关的开关速度，效率高、稳定性好、工作可靠、无噪声。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种快速高电压大功率半导体开关。
背景技术
传统的固态开关（无触电开关）具有以下的缺点：(1)开关电压、功率不够大，如现有的机械式开关的最大电压为6kV、峰值电流最大为3kA，不适用于高电压、大电流的情况；(2)使用寿命短；(3)容易产生电弧，有安全隐患；(4)开关速度低；(5)开关可靠性低，噪声大。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型提出了一种快速高电压大功率半导体开关，该开关由多个晶闸管串联或并联组成，解决了传统的无触电开关的开关电压和开关电流小、开关速度慢、效率低、稳定性差、噪声大等缺点。
为了实现上述目的，本实用新型技术方案如下：
一种快速高电压大功率半导体开关，包括开关组。所述开关组包含若干个依次串联的晶闸管组。每个所述晶闸管组包含若干个相互并联的晶闸管。
进一步地，还包括开关组驱动器。所述开关组驱动器分别与每个所述晶闸管的门极相连接。
进一步地，所述开关组驱动器包含脉冲变压器。所述脉冲变压器包含一个初级绕组以及若干个次级绕组。所述次级绕组的个数与所述晶闸管组的个数相同；各所述次级绕组与各所述晶闸管组一一对应。所述次级绕组的一端与相应的所述晶闸管组上的各所述晶闸管的门极相连接；所述次级绕组的另一端与相应的所述晶闸管组上的各所述晶闸管的阴极相连接。
进一步地，每个所述次级绕组的线圈匝数相同。
本实用新型的有益效果：
该开关包括若干串联或并联的晶闸管，具有足够大的开关电压和开关电流，且保证了开关的开关速度，效率高、稳定性好、工作可靠、无噪声。
附图说明
图1为本实用新型的电路原理图。
其中，图1中的附图标记为：开关组1、开关组驱动器2；晶闸管组11。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，进一步阐述本实用新型。
如图1所示，一种快速高电压大功率半导体开关，包括开关组1、开关组驱动器2。
开关组1包含若干个依次串联的晶闸管组11。每个晶闸管组11包含若干个相互并联的单体晶闸管(可控硅)。开关组驱动器2分别与每个晶闸管的门极(控制极)G相连接。
具体地，开关组驱动器2包含脉冲变压器。脉冲变压器包含一个初级绕组以及若干个次级绕组。次级绕组的个数与晶闸管组11的个数相同；各次级绕组与各晶闸管组11一一对应。次级绕组的一端与相应的晶闸管组11上的各晶闸管的门极G相连接；次级绕组的另一端与相应的晶闸管组11上的各晶闸管的阴极K相连接。初级绕组接收一脉冲控制信号PWM。每个次级绕组的线圈匝数相同。
工作原理：
开关组1的前端MV+接直流高压源，脉冲变压器对接收的脉冲控制信号PWM变压，变压后的脉冲控制信号PWM传输至各晶闸管的门极G，对各晶闸管进行通断控制；当脉冲控制信号PWM为高电平时，各晶闸管的门极G输入足够的门极电流Ig，各晶闸管饱和导通，高压源从晶闸管的阳极A流至阴极K；当脉冲控制信号PWM为低电平时，各晶闸管阻断。通过脉冲控制信号PWM的控制，在开关组1的末端MV-产生大功率脉冲。本实用新型适用于高电压、大电流的情况，例如压电驱动器、闪光灯驱动器、Crowbar电路以及各种浪涌发生器等。
晶闸管用作无触电开关可以快速的接通或切断电路，无电弧产生；晶闸管和其它半导体器件一样，具有体积小、效率高、稳定性好、工作可靠、无噪声等优点。
晶闸管组11的数量依据实际需要来设计，晶闸管组11的数量越多，开关组1的最大开关电压就越大；晶闸管组11上单体晶闸管的数量越多，开关组1的最大开关电流就越大。实际应用中，开关组1的单体晶闸管的数量可达1200个，保证了开关组1的开关电压与开关电流，任何定制电压之间的1和150千伏（AC/DC）和任何定制的峰值电流在1和100 ka是可以实现的。
脉冲变压器接收单一的脉冲控制信号PWM，每个次级绕组的线圈匝数相同，以保证每个晶闸管的dv/dt和di/dt的一致性。每个晶闸管由自己高度同步和隔离的次级绕组触发，保证了晶闸管可以安全地运行在大功率条件下的di/dt和dv/dt率和尽可能高的峰值电流。
晶闸管不从负载电路得到驱动能量的，这样就可以安全地从几乎0伏（足够的电流断开）切换到最大电压而不受任何限制，保证了开关可靠。
对于每个开关组1的模型，无论其工作电压如何，都可以通过定制的隔离电压额定值来实现特殊的隔离电压要求。“常规”隔离电压选项范围从40千伏至200千伏（选择），这保证了开关的安全操作。
对于开关的散热问题，可以选接地冷却法兰，镀镍铜散热片，石墨散热片、水冷却，或陶瓷冷却面（选择CSS。为了避免放电散热高压电位，可以直接液体冷却或陶瓷散热片，保证了开关的高使用寿命。
以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的基本构思的前提下直接导出或联想到的其它改进和变化均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种快速高电压大功率半导体开关，其特征在于：
包括开关组(1)；
所述开关组(1)包含若干个依次串联的晶闸管组(11)；
每个所述晶闸管组(11)包含若干个相互并联的晶闸管；
还包括开关组驱动器(2)；
所述开关组驱动器(2)分别与每个所述晶闸管的门极相连接；；
所述开关组驱动器(2)包含脉冲变压器；
所述脉冲变压器包含一个初级绕组以及若干个次级绕组；
所述次级绕组的个数与所述晶闸管组(11)的个数相同；各所述次级绕组与各所述晶闸管组(11)一一对应；
所述次级绕组的一端与相应的所述晶闸管组(11)上的各所述晶闸管的门极相连接；所述次级绕组的另一端与相应的所述晶闸管组(11)上的各所述晶闸管的阴极相连接。
2.根据权利要求1所述的快速高电压大功率半导体开关，其特征在于：
每个所述次级绕组的线圈匝数相同。
Priority Applications (1)
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| CN201820361522.8U CN207968451U (zh) | 2018-03-16 | 2018-03-16 | 快速高电压大功率半导体开关 |
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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| CN201820361522.8U Expired - Fee Related CN207968451U (zh) | 2018-03-16 | 2018-03-16 | 快速高电压大功率半导体开关 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN207968451U (zh) |
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2018
- 2018-03-16 CN CN201820361522.8U patent/CN207968451U/zh not_active Expired - Fee Related
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