RU2097913C1

RU2097913C1 - Switch

Info

Publication number: RU2097913C1
Application number: RU94025945A
Authority: RU
Inventors: И.В. Грехов; С.В. Коротков
Original assignee: Физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе РАН
Priority date: 1994-07-08
Filing date: 1994-07-08
Publication date: 1997-11-27
Also published as: RU94025945A

Abstract

FIELD: heavy-current semiconductor equipment, in particular, power supplies of powerful lasers, purification of industrial wastes, power converters. SUBSTANCE: device has input stage which is designed as serial circuit of saturation choke, diode and reverse-direction diode transistor, and serial circuit of thyristor, capacitor and inductance element. In addition device has power supply for starting circuit, which is connected in parallel to capacitor or reverse-direction diode transistor. Anode of thyristor is connected to anode of diode transistor and cathode of diode. Cathode of semiconductor isolation element is connected to first terminal of transistor. Its cathode is connected to first terminal of capacitor. Goal of invention is achieved by use of serial circuit of additional inductance element and winding for demagnetization of saturation choke. Latter winding is introduced between second terminal of capacitor and second terminal of resistor. EFFECT: decreased power losses. 2 dwg

Description

Изобретение относится к сильноточной полупроводниковой технике и может быть использовано в источниках питания мощных лазеров, в устройствах для очистки промышленных отходов, а также в мощных преобразователях в качестве сильноточного переключателя. The invention relates to high-current semiconductor technology and can be used in power sources of powerful lasers, in devices for cleaning industrial waste, as well as in powerful converters as a high-current switch.

Известен переключатель [1] содержащий входную цепь из последовательно включенных дросселя насыщения и реверсивно включаемого динистора (РВД), а так же блок запуска, подключенный параллельно РВД и состоящий из диода, ключевого элемента, индуктивного элемента двух конденсаторов и резистора. Первый конденсатор подключен параллельно РВД, резистор подключен параллельно второму конденсатору, анод диода соединен с анодом РВД, первый вывод второго конденсатора подключен к катоду РВД, второй вывод второго конденсатора подключен к первому выводу индуктивного элемента, ключевой элемент подключен между катодом и вторым выводом индуктивного элемента. Known switch [1] containing an input circuit from a series-connected saturation inductor and a reversibly switched dynistor (RVD), as well as a trigger unit connected in parallel to the RVD and consisting of a diode, a key element, an inductive element of two capacitors and a resistor. The first capacitor is connected in parallel to the RVD, the resistor is connected in parallel to the second capacitor, the anode of the diode is connected to the anode of the RVD, the first output of the second capacitor is connected to the cathode of the RVD, the second output of the second capacitor is connected to the first output of the inductive element, the key element is connected between the cathode and the second output of the inductive element.

В исходном состоянии первый конденсатор заряжен до величины входного напряжения, прикладываемого к РВД. При включении ключевого элемента через диод, индуктивный элемент и второй конденсатор проходит ток перезаряда первого конденсатора. В процессе перезаряда дроссель насыщения имеет большую индуктивность и проходящий через него ток пренебрежительно мал. При этом величина тока, проходящего через ключевой элемент, определяется в основном параметрами элементов блока запуска. В момент смены полярности напряжения на первом конденсаторе к РВД прикладывается обратное напряжение и он шунтирует первый конденсатор. При этом проходящий через индуктивный элемент ток замыкается через РВД и является током управления. В процессе прохождения через РВД тока управления происходит передача энергии, запасенной в индуктивном элементе, во второй конденсатор. В момент насыщения сердечника индуктивность дросселя насыщения резко уменьшается и к РВД вновь прикладывается прямое напряжение. При этом ток управления обрывается, РВД без задержки переключается и коммутирует мощный импульс входного тока. После окончания процесса коммутации избыточная энергия, запасаемая во втором конденсаторе, рассеивается на резисторе. При этом к диоду прикладывается обратное напряжение и он препятствует прохождению тока разряда второго конденсатора через ключевой элемент. Последнее обстоятельство способствует выключению ключевого элемента. In the initial state, the first capacitor is charged to the value of the input voltage applied to the WFD. When the key element is turned on through the diode, the inductive element and the second capacitor, the overcharge current of the first capacitor passes. During recharging, the saturation inductor has a large inductance and the current passing through it is negligible. In this case, the magnitude of the current passing through the key element is determined mainly by the parameters of the elements of the launch unit. At the moment of changing the polarity of the voltage on the first capacitor, a reverse voltage is applied to the RVD and it shunts the first capacitor. In this case, the current passing through the inductive element is closed through the RVD and is the control current. In the process of passing the control current through the WFD, the energy stored in the inductive element is transferred to the second capacitor. At the time of core saturation, the inductance of the saturation inductor decreases sharply and a direct voltage is again applied to the WFD. In this case, the control current is interrupted, the WFD switches without delay and commutes a powerful pulse of the input current. After the end of the switching process, the excess energy stored in the second capacitor is dissipated on the resistor. In this case, a reverse voltage is applied to the diode and it prevents the passage of the discharge current of the second capacitor through the key element. The latter circumstance contributes to the shutdown of the key element.

Недостатком рассмотренного переключателя является отсутствие эффективного обратного перемагничивания сердечника дросселя насыщения, стабилизирующего его магнитное состояние, при следующих актах переключения РВД. The disadvantage of the considered switch is the lack of effective reverse magnetization reversal of the core of the saturation inductor, stabilizing its magnetic state, with the following acts of switching the WFD.

За прототип принят переключатель [2] Переключатель содержит входную цепь из последовательно соединенных дросселя насыщения, первого диода и РВД, цепь запуска, подключенную параллельно РВД и состоящую из источника питания цепи запуска, тиристора, конденсатора и индуктивного элемента, а также второй диод и резистор. Анод тиристора соединен с анодом РВД и с катодом первого диода. Первый вывод индуктивного элемента соединен с катодом РВД, а второй вывод с катодом второго диода и с первым выводом конденсатора. Катод тиристора подключен ко второму выводу конденсатора. Источник питания подключен параллельно конденсатору и соединен положительным выводом с его первым выводом. Резистор включен между анодом второго диода и вторым выводом конденсатора. Анод первого диода соединен с первым выводом дросселя насыщения. Второй вывод дросселя насыщения и катод РВД подключены к цепи емкостного накопителя, формирующего импульсы входного тока. К первому выводу дросселя насыщения также подключена зарядная цепь, формирующая ток заряда емкостного накопителя. В известном переключателе эффективное обратное перемагничивание сердечника дросселя насыщения осуществляется путем пропускания через рабочую обмотку этого дросселя тока заряда емкостного накопителя, формирующего импульсы входного тока. The switch [2] was adopted as a prototype. The switch contains an input circuit from a series-connected saturation inductor, a first diode and a high pressure switch, a start circuit connected in parallel to the high pressure switch and consisting of a power supply for the start circuit, thyristor, capacitor and inductive element, as well as a second diode and resistor. The thyristor anode is connected to the RVD anode and to the cathode of the first diode. The first terminal of the inductive element is connected to the cathode of the WFD, and the second terminal to the cathode of the second diode and to the first terminal of the capacitor. The thyristor cathode is connected to the second terminal of the capacitor. The power source is connected in parallel with the capacitor and is connected by a positive terminal to its first terminal. A resistor is connected between the anode of the second diode and the second terminal of the capacitor. The anode of the first diode is connected to the first terminal of the saturation inductor. The second terminal of the saturation inductor and the cathode of the HPR are connected to the capacitive storage circuit, which forms the input current pulses. A charging circuit is also connected to the first output of the saturation inductor, which forms the charge current of the capacitive storage. In the known switch, the effective reverse magnetization reversal of the core of the saturation inductor is carried out by passing through the working winding of this inductor the charge current of a capacitive storage device that generates input current pulses.

В исходном состоянии конденсатор заряжен от источника питания до небольшого напряжения, величина которого существенно меньше величины входного напряжения, прикладываемого к РВД. Напряжение заряда конденсатора блокирует тиристор и второй диод. При включении тиристора к РВД прикладывается обратное напряжение, а входное напряжение блокирует дроссель насыщения. В результате приложения обратного напряжения через РВД проходит ток управления, являющийся током перезаряда конденсатора. Так как начальная индуктивность дросселя насыщения достаточно велика, то током через дроссель можно пренебречь и величина тока управления определяется в основном параметрами элементов цепи запуска. После насыщения сердечника дросселя его индуктивность резко уменьшается, при этом ток через дроссель резко нарастает, к РВД вновь прикладывается прямое напряжение, он без задержки переключается и коммутирует импульс входного тока, обусловленного разрядом емкостного накопителя. Первый диод исключает возможность прохождения через переключатель обратного тока и придает ему вентильный характер. Так как электрическое сопротивление РВД в обратном направлении пренебрежимо мало, то в процессе формирования тока управления происходит значительный перезаряд конденсатора. Напряжение перезаряда блокирует тиристор, а оставшаяся в конденсаторе избыточная энергия рассеивается на резисторе. После окончания процесса коммутации через дроссель насыщения проходит ток заряда емкостного накопителя, формируемый зарядной цепью. В результате осуществляется эффективное обратное перемагничивание сердечника дросселя насыщения, стабилизирующее его магнитное состояние при следующем переключении РВД. In the initial state, the capacitor is charged from the power source to a small voltage, the value of which is significantly less than the input voltage applied to the WFD. The charge voltage of the capacitor blocks the thyristor and the second diode. When the thyristor is turned on, a reverse voltage is applied to the RVD, and the input voltage blocks the saturation inductor. As a result of applying a reverse voltage, a control current passes through the RVD, which is the capacitor overcharge current. Since the initial inductance of the saturation inductor is large enough, the current through the inductor can be neglected and the magnitude of the control current is determined mainly by the parameters of the elements of the trigger circuit. After saturation of the core of the inductor, its inductance decreases sharply, while the current through the inductor increases sharply, a direct voltage is applied to the RVD again, it switches without delay and switches the input current pulse due to the discharge of the capacitive storage. The first diode excludes the possibility of passing through the reverse current switch and gives it a valve character. Since the electrical resistance of the WFD in the opposite direction is negligible, in the process of forming the control current, a significant overcharge of the capacitor occurs. The overcharge voltage blocks the thyristor, and the excess energy remaining in the capacitor is dissipated on the resistor. After the switching process is completed, the charge current of the capacitive storage, formed by the charging circuit, passes through the saturation inductor. The result is an effective reverse magnetization reversal of the core of the saturation inductor, stabilizing its magnetic state during the next switching of the WFD.

Недостатком устройства прототипа являются дополнительные потери энергии при обратном перемагничивании сердечника дросселя насыщения. The disadvantage of the prototype device is the additional energy loss during reverse magnetization reversal of the core of the saturation inductor.

Задача изобретения создание переключателя, обладающего уменьшенными потерями энергии. The objective of the invention is the creation of a switch with reduced energy loss.

Указанная задача решается в переключателе, содержащем входную цепь из последовательно соединенных дросселя насыщения, диода, реверсивно включаемого динистора; полупроводниковый разделительный элемент, резистор; цепь запуска, подключенную параллельно реверсивно включаемому динистору и состоящую из последовательно соединенных тиристора, конденсатора, индуктивного элемента; а так же источник питания цепи запуска, подключенный параллельно конденсатору или реверсивно включаемому динистору, причем анод тиристора соединен с анодом реверсивно включаемого динистора и катодом диода, полупроводниковый разделительный элемент соединен анодом с первым выводом резистора, а катодом
с первым выводом конденсатора.This problem is solved in a switch containing an input circuit from a series-connected saturation inductor, a diode, a reverse-connected dynistor; semiconductor isolation element, resistor; a start circuit connected in parallel with a reversibly switched dinistor and consisting of a thyristor, a capacitor, an inductive element connected in series; as well as a start-up power supply connected in parallel with a capacitor or a reversibly switched dynistor, with the thyristor anode connected to the anode of the reversed dynistor and the cathode of the diode, a semiconductor isolation element connected to the first output of the resistor by the anode, and the cathode
with the first output of the capacitor.

Новым в заявляемом переключателе является то, что в него введена цепь из последовательно соединенных дополнительного индуктивного элемента и обмотки размагничивания дросселя насыщения, подключенная между выводом конденсатора и вторым выводом резистора. New in the claimed switch is that a circuit is introduced into it from a series-connected additional inductive element and a demagnetization winding of the saturation inductor, connected between the output of the capacitor and the second output of the resistor.

На фиг. 1, 2 представлены варианты электрических схем сильноточного переключателя, здесь 1 дроссель насыщения; 2 диод; 3 реверсивно включаемый динистор; 4 цепь запуска; 5 конденсатор; 6 индуктивный элемент; 7 источник питания цепи запуска; 8 тиристор; 9 - полупроводниковый разделительный элемент; 10 резистор; 11 дополнительный индуктивный элемент; 12 обмотка размагничивания дросселя насыщения. In FIG. 1, 2, the electric circuit diagrams of a high-current switch are presented; here 1 is a saturation inductor; 2 diode; 3 reversibly switched dinistor; 4 start circuit; 5 capacitor; 6 inductive element; 7 start-up power supply; 8 thyristor; 9 - semiconductor spacer element; 10 resistor; 11 additional inductive element; 12 winding demagnetization inductor saturation.

Заявляемый переключатель содержит входную цепь из последовательно соединенных дросселя насыщения 1, диода 2, РВД 3; цепь запуска, подключенную параллельно РВД 3 и состоящую из последовательно соединенных тиристора 8, конденсатора 5, индуктивного элемента 6; источник питания цепи запуска 7, подключенный параллельно конденсатору 5 (фиг. 1) или РВД 3 (фиг. 2), цепь из последовательно соединенных полупроводникового разделительного элемента 9, резистора 10, дополнительной индуктивности 11 и обмотки размагничивания 12, дросселя насыщения 1, включенную параллельно конденсатору 5, причем анод тиристора 8 соединен с анодом РВД 3 и катодом диода 2, катод полупроводникового разделительного элемента 9 соединен с первым выводом конденсатора 5, второй вывод конденсатора 5 подключен к катоду тиристора 8. The inventive switch contains an input circuit from a series-connected saturation inductor 1, diode 2, RVD 3; a start circuit connected in parallel to the WFD 3 and consisting of a thyristor 8, a capacitor 5, an inductive element 6 connected in series; power supply of the start-up circuit 7, connected in parallel to the capacitor 5 (Fig. 1) or RVD 3 (Fig. 2), a circuit of series-connected semiconductor isolation element 9, resistor 10, additional inductance 11 and demagnetization winding 12, saturation inductor 1, connected in parallel a capacitor 5, wherein the anode of the thyristor 8 is connected to the anode of the WFD 3 and the cathode of the diode 2, the cathode of the semiconductor spacer element 9 is connected to the first terminal of the capacitor 5, the second terminal of the capacitor 5 is connected to the cathode of the thyristor 8.

Переключатель (фиг. 1) работает следующим образом. The switch (Fig. 1) operates as follows.

В исходном состоянии конденсатор 5 заряжен от источника питания 7, выполненного в виде зарядного устройства, до небольшого напряжения с указанной на фиг. 1 полярностью. При включении тиристора 8 происходит перезаряд конденсатора 5 через индуктивный элемент 6 и РВД 3, имеющий в обратном направлении очень малое электрическое сопротивление. В результате через РВД 3 проходит короткий импульс обратного тока, являющегося током управления 1. В процессе прохождения I_у сердечник дросселя 1 находится в ненасыщенном состоянии, индуктивность дросселя 1 велика и величина тока, проходящего через входные вводы переключателя, мала. При этом ток управления I_у оказывается лишь немного меньше тока перезаряда конденсатора 5, и энергоемкость цепи запуска 4 невелика. Ток I_у обуславливает накопление в структуре РВД 3 значительного включающего заряда, необходимого для последующего однородного по площади переключения. После насыщения сердечника дросселя 1 его индуктивность резко уменьшается. В результате к РВД 3 вновь прикладывается прямое напряжение, он однородно переключается и коммутирует быстронарастающий импульс входного тока. Вследствие однородного по площади переключения потери энергии в РВД 3 малы, а коммутационные возможности фактически пропорциональны его рабочей площади.In the initial state, the capacitor 5 is charged from a power source 7, made in the form of a charger, to a small voltage with the voltage indicated in FIG. 1 polarity. When the thyristor 8 is turned on, the capacitor 5 is recharged through the inductive element 6 and the WFD 3, which has a very small electrical resistance in the opposite direction. As a result, a short reverse current pulse passes through the WFD 3, which is the control current 1. During passage of I _{, the} core of inductor 1 is in an unsaturated state, the inductance of inductor 1 is large, and the current passing through the input inputs of the switch is small. In this case, the control current I _y is only slightly less than the overcharge current of the capacitor 5, and the energy consumption of the start circuit 4 is small. The current I _y causes the accumulation in the structure of the high pressure hoses 3 of a significant switching charge, which is necessary for the subsequent switching over a uniform area. After saturation of the core of the inductor 1, its inductance decreases sharply. As a result, a forward voltage is again applied to the WFD 3, it uniformly switches and commutes the fast-growing pulse of the input current. Due to the homogeneous switching area, the energy losses in the WFD 3 are small, and the switching capabilities are actually proportional to its working area.

Вследствие малых потерь энергии в элементах цепи запуска 4 конденсатор 5 в процессе формирования тока управления I_у перезаряжается до напряжения, соизмеримого с напряжением заряда в исходном состоянии. Возникающее на конденсаторе 5 обратное напряжение блокирует тиристор 8, при этом повторный перезаряд конденсатора 5 осуществляется через обмотку размагничивания 12, дополнительный индуктивный элемент 11 и резистор 10. В процессе повторного перезаряда конденсатора 5 через обмотку 12 происходит эффективное обратное перемагничивание сердечника дросселя 1, приводящее этот сердечник в исходное магнитное состояние к моменту следующего переключения РВД 3. Резистор 10 служит для рассеивания избыточной энергии, накопленной в конденсаторе 5 вследствие его перезаряда. Дополнительный индуктивный элемент 11 блокирует напряжение, возникающее на обмотке 12 в процессе формирования тока I_у. Диод 2 блокирует обратное напряжение, возникающее на входных вводах переключателя после коммутации импульса входного тока. При этом в цепи РВД 3 возникает безтоковая пауза, необходимая для его выключения. В переключателе фиг. 1 полупроводниковый разделительный элемент 9 выполнен в виде диода. Диод 9 блокирует напряжение заряда конденсатора 5 в исходном состоянии.Due to small energy losses in the elements of the trigger circuit 4, the capacitor 5 in the process of forming the control current I _{y is} recharged to a voltage comparable to the charge voltage in the initial state. The reverse voltage arising on the capacitor 5 blocks the thyristor 8, while the recharging of the capacitor 5 is carried out through the demagnetization winding 12, an additional inductive element 11 and the resistor 10. In the process of recharging the capacitor 5 through the winding 12, an effective reverse magnetization reversal of the core of the inductor 1, leading this core to the initial magnetic state at the time of the next switching of the high pressure switch 3. The resistor 10 serves to dissipate the excess energy stored in the capacitor 5 due to its recharge. An additional inductive element 11 blocks the voltage occurring on the winding 12 during the formation of current I _y . Diode 2 blocks the reverse voltage that occurs at the input inputs of the switch after switching the pulse of the input current. In this case, a currentless pause occurs in the RVD 3 circuit, which is necessary to turn it off. In the switch of FIG. 1 semiconductor spacer element 9 is made in the form of a diode. The diode 9 blocks the charge voltage of the capacitor 5 in the initial state.

В схеме (фиг. 2) роль источника питания 7 выполняет конденсатор 7, заряженный в исходном состоянии до напряжения, прикладываемого к входным клеммам переключателя и блокируемого РВД 3. При включении тиристора 8 происходит перезаряд конденсатора 7 через индуктивный элемент 6 и конденсатор 5, имеющий достаточно большую емкость и фактически не влияющий на процесс формирования тока перезаряда конденсатора 7. При изменении полярности напряжения на конденсаторе 7 к РВД 3 прикладывается обратное напряжение, при этом через него замыкается ток индуктивного элемента 6, являющийся током управления I_у. В процессе перезаряда конденсатора 7 и прохождения через РВД 3 тока I_у дроссель насыщения 1 имеет большую индуктивность и препятствует нарастанию тока через входные клеммы переключателя. В момент насыщения сердечника дросселя 1 его индуктивность резко уменьшается, при этом входной ток резко нарастает, ток I_у спадает до нуля, и к РВД 3 вновь прикладывается прямое напряжение. В результате РВД 3 без задержки переключается и коммутирует мощный импульс входного тока. Диод 2 исключает возможность прохождения через входные вводы переключателя импульса тока обратной полярности и создает в цепи РВД 3 паузу тока, необходимую для его выключения.In the circuit (Fig. 2), the role of the power source 7 is played by a capacitor 7, charged in the initial state to the voltage applied to the input terminals of the switch and blocked by the HPH 3. When the thyristor 8 is turned on, the capacitor 7 is recharged through the inductive element 6 and the capacitor 5, which has enough a large capacitance and practically not affecting the process of forming the current of the overcharging of the capacitor 7. When the polarity of the voltage across the capacitor 7 changes, the reverse voltage is applied to the RVD 3, while the inductor current closes The leg member 6, which controls the current I _y. In the process of recharging the capacitor 7 and passing through the RVD 3 current I _{at the} saturation inductor 1 has a large inductance and prevents the current from rising through the input terminals of the switch. At the time of saturation of the core of the inductor 1, its inductance sharply decreases, while the input current rises sharply, the current I _y drops to zero, and a direct voltage is again applied to the RVD 3. As a result, the WFD 3 switches without delay and commutes a powerful pulse of the input current. Diode 2 eliminates the possibility of a reverse current polarity pulse passing through the input inputs of the switch and creates a pause current in the circuit of the high pressure switch 3 to turn it off.

В процессе перезаряда конденсатора 7 и формирования тока управления I_у происходит заряд конденсатора 5 до небольшого напряжения, которое после окончания входного тока блокируется тиристором 8. Разряд конденсатора 5 осуществляется через обмотку размагничивания 12, дополнительный индуктивный элемент 11 и резистор 10. Ток разряда конденсатора 5, проходящий через обмотку 12, обуславливает эффективное обратное перемагничивание сердечника дросселя 1 и стабилизирует его магнитное состояние к моменту следующего переключения РВД 3. Резистор 10 обеспечивает рассеяние избыточной энергии, накопленной в конденсаторе 5. Дополнительный индуктивный элемент 11 блокирует напряжение, возникающее на обмотке 12 в процессе переключения РВД 3 и устраняет ее шунтирующее влияние в процессе прямого перемагничивания сердечника дросселя насыщения 1. Полупроводниковый разделительный элемент диод 9 исключает повторный перезаряд конденсатора 5 через обмотку 12 в случае возникновения на нем некоторого обратного напряжения. При этом остающаяся в конденсаторе 5 энергия используется при следующем переключении РВД 3, обуславливая увеличение тока управления I_у.In the process of recharging the capacitor 7 and forming the control current I _y , the capacitor 5 is charged to a small voltage, which is blocked by the thyristor 8 after the end of the input current. The capacitor 5 is discharged through the demagnetization winding 12, an additional inductive element 11 and resistor 10. The discharge current of the capacitor 5, passing through the winding 12, determines the effective reverse magnetization reversal of the core of the inductor 1 and stabilizes its magnetic state by the time of the next switching of the high pressure switch 3. Resistor 10 provides It prevents the dissipation of excess energy accumulated in the capacitor 5. An additional inductive element 11 blocks the voltage that appears on the winding 12 during the switching of the HPF 3 and eliminates its shunting effect during the direct magnetization reversal of the core of the saturation inductor 1. The semiconductor isolation element diode 9 eliminates the repeated overcharging of the capacitor 5 through the winding 12 in the event of a certain reverse voltage. In this case, the energy remaining in the capacitor 5 is used the next time the WFD 3 is switched, causing an increase in the control current I _у .

Таким образом, благодаря введению в схему переключателя цепи из последовательно соединенных дополнительного индуктивного элемента 11 и обмотки размагничивания 12, дросселя насыщения, избыточная энергия, запасаемая в конденсаторе 5 не рассеивается бесполезно, как в устройстве-прототипе, а используется для обратного перемагничивания сердечника дросселя 1. При этом стабилизация магнитного состояния сердечника дросселя 1 обуславливается не дополнительной энергией, потребляемой из внешней цепи, а избыточной энергией, остающейся в самом переключателе после коммутации входного тока. Так как дополнительная энергия на обратное перемагничивание сердечника дросселя насыщения 1 в предлагаемом переключателе не потребляется, то общие потери в нем уменьшаются на величину этой энергии. Thus, due to the introduction of an additional inductive element 11 and a demagnetization coil 12, a saturation inductor into the circuit of the switch circuit, the excess energy stored in the capacitor 5 is not uselessly dissipated, as in the prototype device, but is used for reverse magnetization reversal of the core of the inductor 1. In this case, the stabilization of the magnetic state of the core of the inductor 1 is caused not by the additional energy consumed from the external circuit, but by the excess energy remaining in the breakers after current input switching. Since the additional energy for the reverse magnetization reversal of the core of the saturation inductor 1 is not consumed in the proposed switch, the total losses in it are reduced by the amount of this energy.

Некоторая модификация предлагаемых схем сильноточного переключателя может быть осуществлена в случаях, когда величина индуктивности дополнительного индуктивного элемента 11 не может быть достаточно большой, например, при работе на высоких частотах, когда необходимо быстро обесточить цепи переключателя. При малой величине индуктивности дополнительного элемента 11, недостаточной для надежного разделения входной цепи переключателя и цепи обмотки размагничивания 12, в качестве полупроводникового разделительного элемента 9 может быть использован тиристор, включение которого осуществляется после окончания входного тока. В результате в процессе коммутации электрическое сопротивление цепи обмотки размагничивания 12 оказывается очень велико и она не влияет на работу переключателя, а после окончания входного тока через обмотку 12 проходит короткий импульс тока, обусловливающий эффективное обратное перемагничивание сердечника дросселя 1. Some modification of the proposed high-current switch circuits can be carried out in cases where the inductance value of the additional inductive element 11 cannot be large enough, for example, when operating at high frequencies, when it is necessary to quickly de-energize the switch circuits. With a small value of the inductance of the additional element 11, insufficient for reliable separation of the input circuit of the switch and the winding of the demagnetization coil 12, a thyristor can be used as a semiconductor isolation element 9, which is switched on after the end of the input current. As a result, during the switching process, the electrical resistance of the demagnetization winding circuit 12 is very large and does not affect the operation of the switch, and after the end of the input current, a short current pulse passes through the winding 12, which causes an effective reverse magnetization reversal of the core of the inductor 1.

По предлагаемым схемам были собраны сильноточные переключатели микросекундного диапазона. В качестве РВД 3 использовались опытные образцы, разработанные в ФТИ им. А.Ф.Иоффе. Приборы имели рабочую площадь 4 см² и рабочее напряжение 1200 В. Тип диода 2 ДЧ 123-320, диода 9 ДЛ 112-25, тиристора 8 ТЧ-25. Сердечник дросселя 1 был выполнен в виде кольцевого магнитопровода размером 90х40х20 мм из пермаллоя 50 НП толщиной 20 мкм, он имел 4 витка в рабочей обмотке и 1 виток в обмотке размагничивания 12. Величина индуктивности индуктивного элемента 6 1,5 мкГн, дополнительного индуктивного элемента 11 12 мкГн. Величина емкости конденсатора 5 0,5 мкФ, величина сопротивления резистора 10 10 Ом. При использовании схемы фиг. 2 источник энергии 7 был выполнен в виде конденсатора с емкостью 0,056 мкФ, а при использовании схемы фиг. 1 в виде зарядного устройства, состоящего из понижающего сетевого трансформатора, мостового диодного выпрямителя, емкости фильтра 50 мкФ и зарядного резистора 2 кОм, выходное напряжение источника 7 составляло 200 В.According to the proposed schemes, high-current microsecond range switches were assembled. As RVD 3 used prototypes developed at the Physicotechnical Institute named after A.F. Ioffe. The devices had a working area of 4 cm ² and an operating voltage of 1200 V. Type of diode 2 DC 123-320, diode 9 DL 112-25, thyristor 8 PM-25. The core of the inductor 1 was made in the form of an annular magnetic circuit measuring 90x40x20 mm from permalloy 50 NP 20 μm thick, it had 4 turns in the working winding and 1 turn in the demagnetization winding 12. The inductance value of the inductive element was 6 1.5 μH, the additional inductive element was 11 12 μH. The value of the capacitor 5 0.5 μF, the resistance value of the resistor 10 10 Ohms. Using the circuit of FIG. 2, the energy source 7 was made in the form of a capacitor with a capacity of 0.056 uF, and when using the circuit of FIG. 1 in the form of a charger consisting of a step-down network transformer, a bridge diode rectifier, a filter capacity of 50 μF and a charging resistor of 2 kOhm, the output voltage of source 7 was 200 V.

В процессе испытания величина напряжения, прикладываемого к входным клеммам переключателя, составляла 600 В, частота срабатываний 50 Гц, амплитуда коммутируемого тока 5 кА, длительность импульсов коммутируемого тока 20 мкс. Сильноточный переключатель, собранный как по схеме фиг. 1, так и по схеме фиг. 2 надежно работал в устройстве электроразрядной очистки воды, при этом коммутируемые импульсы тока подавались на первую обмотку повышающего трансформатора, ко второй обмотке которого был подключен биореактор. During the test, the voltage applied to the input terminals of the switch was 600 V, the response frequency was 50 Hz, the amplitude of the switched current was 5 kA, and the duration of the pulses of the switched current was 20 μs. A high current switch assembled as in the circuit of FIG. 1, and according to the circuit of FIG. 2 reliably worked in an electric discharge water treatment device, while switched current pulses were supplied to the first winding of a step-up transformer, to the second winding of which a bioreactor was connected.

Список литературы
1. Грехов И.В. Коротков С.В. Основные принципы построения мощных генераторов импульсов на базе реверсивно включаемых динисторов // В кн. "Исследования и разработки высоковольтных преобразователей на базе новых полупроводниковых приборов". Сборник трудов НИИПТ. Санкт-Петербург. Энергоатомиздат. 1992. с. 65.Bibliography
1. Sins IV Korotkov S.V. The basic principles of building powerful pulse generators based on reversibly switched dinistors // In the book. "Research and development of high-voltage converters based on new semiconductor devices." Collection of works of NIIPT. St. Petersburg. Energoatomizdat. 1992.S. 65.

2. Грехов И.В. Коротков С.В. Яковчук Н.С. Исследование реверсивно включаемых динисторов в сильноточных импульсных режимах // Электротехника. 1986 г. вып. 3, с. 45. 2. Sins IV Korotkov S.V. Yakovchuk N.S. The study of reversibly switched dinistors in high-current pulsed modes // Electrical Engineering. 1986 issue. 3, p. 45.

Claims

A current switch comprising a saturation inductor, the first terminal of which is connected to the anode of the diode, the cathode of which is connected to the anode of a reversibly switched dinistor, the cathode of which is connected to the first input of the current switch, a trigger circuit consisting of a thyristor, a capacitor and an inductive element, the first terminal of the latter is connected with the cathode of the reversibly switched dynistor, the second terminal is connected through the capacitor to the cathode of the thyristor, and the second terminal of the inductive element is connected to the cathode of the semiconductor splitter element, the anode of which is connected to the first output of the resistor, the power supply of the start circuit, an additional inductive element, characterized in that the power supply of the start circuit is connected in parallel to the capacitor or parallel to the reversibly switched dynistor, and the saturation inductor contains a demagnetization winding of the saturation inductor, the first output of which is connected with the thyristor cathode, the anode of which is connected to the anode of the reversibly switched dynistor, the second terminal of the demagnetization winding of the saturation inductor through an additional the first inductive element is connected to the second terminal of the resistor, and the second terminal of the saturation inductor is connected to the second input input of the current switch.