RU2713140C2 - Methods and systems for controlling voltage switching - Google Patents

Methods and systems for controlling voltage switching Download PDF

Info

Publication number
RU2713140C2
RU2713140C2 RU2016130163A RU2016130163A RU2713140C2 RU 2713140 C2 RU2713140 C2 RU 2713140C2 RU 2016130163 A RU2016130163 A RU 2016130163A RU 2016130163 A RU2016130163 A RU 2016130163A RU 2713140 C2 RU2713140 C2 RU 2713140C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
switching device
transformer
capacitor
switching
voltage
Prior art date
Application number
RU2016130163A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2016130163A (en
Inventor
Дун ДУН
Антонио КАЙАФА
Мохаммед АГАМИ
Ахмед ЭЛАССЕР
Original Assignee
Дженерал Электрик Компани
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US14/808,713 external-priority patent/US9856722B2/en
Application filed by Дженерал Электрик Компани filed Critical Дженерал Электрик Компани
Publication of RU2016130163A publication Critical patent/RU2016130163A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2713140C2 publication Critical patent/RU2713140C2/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/12Methods or apparatus for controlling the flow of the obtained fluid to or in wells
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/687Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • X-Ray Techniques (AREA)

Abstract

FIELD: electrical equipment.
SUBSTANCE: invention relates to the electrical equipment. Disclosed are systems using a switching system associated with a power supply and underground pumps for pumping life from under the surface of the earth. First capacitor is located between the first switching device and the first transformer and stores electric energy received from the first transformer in order to activate the first switching device. Bias capacitor is located between the first capacitor and the first switching device and receives bias voltage through the second transformer. Bias capacitor applies bias voltage to the first switching device to prevent activation of the first switching device, except for the case, when the voltage combination received by the first switching device through the first transformer and the bias voltage is at least the same as the activation voltage of the first switching device.
EFFECT: technical result consists in reduction of weight and dimensions of power supply system.
20 cl, 27 dwg

Description

Перекрестная ссылка на родственные заявкиCross reference to related applications

[0001] Настоящая заявка является частичным продолжением заявки на патент США №14/211894, которая была подана 14 марта 2014 г., и полное описание которой включено в текст настоящего документа путем ссылки.[0001] This application is a partial continuation of application for US patent No. 14/211894, which was filed March 14, 2014, and the full description of which is incorporated into the text of this document by reference.

Предпосылки создания изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION

[0002] Электрические устройства (например, рентгеновские трубки для системы отображения компьютерной томографии (Computed Tomography, СТ)) могут использовать активные переключатели, чтобы управлять переключением источника питания или блока питания для приборов (например, источника питания или блока питания для рентгеновских трубок). Например, активные переключатели обычно управляются драйверными схемами, использующими сигналы более низкого напряжения, которые могут быть реализованы без большого труда, когда переключатели электрически привязываются к земле. Однако когда переключатели электрически привязываются к все более и более высоким напряжениям, необходимы более сложные и большие драйверные схемы, чтобы позволить переключателям включаться и выключаться независимо друг от друга. В этих системах, особенно, когда переключатели привязываются к различным более высоким напряжениям, для управления многочисленными переключателями требуется аппаратура переключения, которая является более сложной и крупногабаритной (например, имеет большое количество волоконной оптики для передачи управляющих сигналов), при этом увеличиваются размеры, сложность и стоимость всей системы.[0002] Electrical devices (eg, X-ray tubes for a Computed Tomography Imaging System (CT)) may use active switches to control the switching of a power source or power supply for instruments (eg, a power source or power supply for X-ray tubes). For example, active switches are typically driven by driver circuits using lower voltage signals, which can be implemented without much difficulty when the switches are electrically connected to ground. However, when the switches are electrically tied to increasingly higher voltages, more complex and larger driver circuits are needed to allow the switches to turn on and off independently of each other. In these systems, especially when the switches are tied to various higher voltages, control of multiple switches requires switching equipment that is more complex and large (for example, has a large number of fiber optics for transmitting control signals), while increasing size, complexity and the cost of the entire system.

[0003] Известные системы для управления коммутацией напряжения, такие как системы для управления коммутацией напряжения для рентгеновской трубки (например, быстрой коммутации киловольтных напряжений для рентгеновских систем с двумя уровнями энергии), могут включать драйверы изолированного затвора. Эти драйверы управляют коммутацией напряжения, чтобы управлять энергией электронного луча, формируемого источником рентгеновского излучения, так же как при управлении напряжением для источника электронной эмиссии и мишени рентгеновской трубки. Например, системы отображения СТ могут включать системы отображения с дискриминацией по энергии (Energy-Discriminating, ED), со многими уровнями энергии (Multi-Energy, ME) и/или с двумя уровнями энергии (Dual-Energy СТ, DECT), которые могут упоминаться как системы отображения EDCT, МЕСТ и/или DECT. Системы отображения EDCT, МЕСТ и/или DECT конфигурируются для измерения чувствительных к изменению энергии данных проецирования. Чувствительные к изменению энергии данные проецирования могут быть получены, используя многочисленные применяемые рентгеновские спектры посредством изменения рабочего напряжения рентгеновской трубки, или посредством использования технологии фильтрации рентгеновского луча (например, технологии формирования чувствительного к изменению энергии рентгеновского излучения), или посредством получения чувствительных к изменению энергии данных посредством детектора, использующего дискриминацию энергии, или детекторов с подсчетом фотонов, или детекторов с двумя уровнями (например, технологий детектирования, чувствительных к изменению энергии рентгеновского излучения).[0003] Known systems for controlling voltage switching, such as systems for controlling voltage switching for an X-ray tube (eg, fast switching kilovolt voltages for X-ray systems with two energy levels), may include shutter drivers. These drivers control voltage switching in order to control the energy of the electron beam generated by the x-ray source, as well as when controlling the voltage for the electron emission source and the target of the x-ray tube. For example, CT display systems may include energy-discriminating (ED) display systems, with many energy levels (Multi-Energy, ME) and / or with two energy levels (Dual-Energy CT, DECT), which can be referred to as EDCT, PLACE and / or DECT display systems. EDCT, LOCATION and / or DECT display systems are configured to measure energy-sensitive projection data. Energy-sensitive projection data can be obtained using the many applicable X-ray spectra by changing the operating voltage of the X-ray tube, or by using X-ray filtering technology (e.g., technology for generating energy-sensitive X-ray radiation), or by obtaining energy-sensitive data through a discriminating energy detector or photon counting detectors in or detectors with two levels (for example, detection techniques that are sensitive to changes in x-ray energy).

[0004] Например, с технологией формирования рентгеновского излучения, различные конфигурации системы используют изменение рабочего напряжения рентгеновской трубки, включая: (1) получение данных проецирования различной энергии (например, низкой энергии и высокой энергии) от двух последовательных сканирований объекта с использованием различных рабочих напряжений рентгеновской трубки, (2) получение данных проецирования с использованием быстрой коммутации рабочего напряжения рентгеновской трубки, чтобы получать информацию о низкой энергии и высокой энергии для переменного поднабора видов проецирования, или (3) параллельное получение чувствительной к изменению энергии информации с использованием множества систем отображения с различными рабочими напряжениями рентгеновской трубки.[0004] For example, with X-ray generation technology, various system configurations utilize varying the operating voltage of the X-ray tube, including: (1) obtaining projection data of different energy (eg, low energy and high energy) from two consecutive scans of an object using different operating voltages x-ray tube, (2) obtaining projection data using fast switching of the operating voltage of the x-ray tube to obtain low energy information and high-energy species for the variable subset of projection, or (3) parallel to the sensitive receiving energy change information using a plurality of display systems with different operating voltages X-ray tube.

[0005] Известные драйверы управления для этих систем могут привязываться к высоким напряжениям. Однако при привязке к высоким напряжениям обычные аппаратные средства для управления коммутацией являются физически большими, поэтому добавляющими размер, вес и/или стоимость системы. В некоторых системах недостаток пространства во всей системе может препятствовать реализации этих драйверов управления.[0005] Known control drivers for these systems may be linked to high voltages. However, when referenced to high voltages, conventional switching control hardware is physically large, therefore adding size, weight and / or cost to the system. On some systems, lack of space throughout the system may hamper the implementation of these control drivers.

[0006] Другие электрические устройства могут использоваться в жестких условиях и, в результате, иметь ограниченную свободу выбора для электропитания, средств управления драйверами и кабельной проводки. Например, электрические скважинные насосы (Electric Submersible Pumps, ESP) могут использоваться в нефтяных скважинах или подобных условиях. Насосы ESP, возможно, должны управляться, чтобы качать нефть или другой ресурс из скважин, которые уходят далеко в землю. Насосы, средства управления драйверами и т.п., могут быть подвергаться воздействию жестких условий, таких как температура свыше 200°С и/или давление свыше 20000 фунтов на квадратный дюйм (например, 138000 кПа). Эти условия могут ограничивать имеющиеся решения механической коммутации для управления, когда различные фазы тока подаются к насосам, чтобы управлять ими.[0006] Other electrical devices can be used in harsh environments and, as a result, have limited freedom of choice for power supplies, driver controls, and cabling. For example, electric submersible pumps (ESPs) can be used in oil wells or similar conditions. ESP pumps may need to be driven to pump oil or other resources from wells that go far into the ground. Pumps, driver controls, etc., can be subjected to harsh conditions such as temperatures above 200 ° C and / or pressures above 20,000 psi (for example, 138,000 kPa). These conditions may limit the available mechanical switching solutions for control when various phases of the current are supplied to the pumps to control them.

[0007] Кроме того, насосы могут располагаться в скважинах на значительных глубинах. Чтобы управлять различными фазами тока, подаваемыми в насосы, один подход может включать прокладку различных кабелей или проводов к насосам, чтобы отдельно подавать и управлять подачей различных фаз тока в насосы. Длинные кабели или провода, необходимые для подачи тока, могут требовать существенных затрат при эксплуатации насосов, и при некоторых обстоятельствах могут составлять приблизительно 40% или более общих затрат при эксплуатации насосов.[0007] In addition, pumps can be located in wells at significant depths. To control the different phases of the current supplied to the pumps, one approach may include laying different cables or wires to the pumps to separately supply and control the supply of different phases of the current to the pumps. The long cables or wires required for supplying current can be costly to operate the pumps, and in some circumstances can be approximately 40% or more of the total cost to operate the pumps.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

[0008] В одной форме осуществления изобретения система электропитания включает коммутационную систему, сконфигурированную для функционального соединения с источником питания, который подает электрический ток во множество подземных насосов для откачки ресурса из-под поверхности земли. Коммутационная система содержит блоки коммутации, сконфигурированные для управления подачей тока от источника питания к насосам. Блоки коммутации содержат модули коммутации, которые включают первое твердотельное устройство коммутации, первый конденсатор и конденсатор смещения. Первое устройство коммутации сконфигурировано для активации и реакции на прием напряжения, которое является по меньшей мере таким же, как напряжение активации первого устройства коммутации, чтобы проводить электрический ток между первым трансформатором и электрической нагрузкой. Первое устройство коммутации сконфигурировано для деактивации и прекращения прохождения электрического тока между первым трансформатором и электрической нагрузкой. Первый конденсатор гальванически соединен с первым устройством коммутации и первым трансформатором между первым устройством коммутации и первым трансформатором. Первый конденсатор сконфигурирован для хранения электрической энергии, принимаемой от первого трансформатора, чтобы активировать первое устройство коммутации. Конденсатор смещения гальванически соединен с первым устройством коммутации между первым конденсатором и первым устройством коммутации. Конденсатор смещения сконфигурирован для гальванического соединения со вторым трансформатором, чтобы принимать напряжение смещения через второй трансформатор. Конденсатор смещения сконфигурирован для приложения напряжения смещения к первому устройству коммутации, чтобы предотвращать активацию первого устройства коммутации и подачу тока от источника питания к одному или более насосам, за исключением случая, когда комбинация напряжения, принимаемого первым устройством коммутации через первый трансформатор, и напряжения смещения является по меньшей мере такой же большой, как напряжение активации первого устройства коммутации.[0008] In one embodiment of the invention, the power supply system includes a switching system configured to functionally connect to a power source that supplies electric current to a plurality of underground pumps to pump a resource from beneath the surface of the earth. The switching system comprises switching units configured to control the supply of current from the power source to the pumps. The switching units comprise switching modules, which include a first solid-state switching device, a first capacitor, and a bias capacitor. The first switching device is configured to activate and respond to a voltage that is at least the same as the activation voltage of the first switching device to conduct electric current between the first transformer and the electric load. The first switching device is configured to deactivate and stop the passage of electric current between the first transformer and the electric load. The first capacitor is galvanically connected to the first switching device and the first transformer between the first switching device and the first transformer. The first capacitor is configured to store electrical energy received from the first transformer to activate the first switching device. The bias capacitor is galvanically connected to the first switching device between the first capacitor and the first switching device. The bias capacitor is configured to galvanically connect to the second transformer to receive bias voltage through the second transformer. The bias capacitor is configured to apply a bias voltage to the first switching device to prevent the first switching device from activating and supplying current from the power source to one or more pumps, unless the combination of the voltage received by the first switching device through the first transformer and the bias voltage is at least as large as the activation voltage of the first switching device.

[0009] В другой форме осуществления изобретения система электропитания содержит коммутационную систему, сконфигурированную для функционального соединения с источником питания, который подает электрический ток во множество подземных насосов для откачки ресурса из-под поверхности земли. Коммутационная система содержит блоки коммутации, сконфигурированные для управления подачей тока от источника питания к насосам. Блоки коммутации содержат модули коммутации, которые включают первое твердотельное устройство коммутации, первый конденсатор, повторитель в виде твердотельного устройства коммутации и первый диод. Первое твердотельное устройство коммутации сконфигурировано для активации и реакции на прием напряжения, которое является по меньшей мере таким же, как напряжение активации первого устройства коммутации, чтобы проводить электрический ток между первым трансформатором и электрической нагрузкой. Первое устройство коммутации сконфигурировано для деактивации и прекращения прохождения электрического тока между первым трансформатором и электрической нагрузкой. Первый конденсатор гальванически соединен с первым устройством коммутации и первым трансформатором между первым устройством коммутации и первым трансформатором, причем первый конденсатор сконфигурирован для хранения электрической энергии, принимаемой от первого трансформатора, чтобы активировать первое устройство коммутации. Повторитель в виде твердотельного устройства коммутации гальванически соединен с первым устройством коммутации и первым конденсатором между первым устройством коммутации и первым конденсатором. Первый диод гальванически соединен с повторителем в виде устройства коммутации и первым устройством коммутации между первым конденсатором и первым устройством коммутации. Повторитель в виде устройства коммутации и первый диод сконфигурированы для подачи электрического шума, принимаемого через первое устройство коммутации, в проводящий контур, который не включает первый конденсатор.[0009] In another embodiment of the invention, the power supply system comprises a switching system configured to functionally connect to a power source that supplies electric current to a plurality of underground pumps to pump a resource from beneath the surface of the earth. The switching system comprises switching units configured to control the supply of current from the power source to the pumps. The switching units comprise switching modules, which include a first solid-state switching device, a first capacitor, a repeater in the form of a solid-state switching device, and a first diode. The first solid-state switching device is configured to activate and respond to a voltage that is at least the same as the activation voltage of the first switching device to conduct electric current between the first transformer and the electric load. The first switching device is configured to deactivate and stop the passage of electric current between the first transformer and the electric load. The first capacitor is galvanically connected to the first switching device and the first transformer between the first switching device and the first transformer, the first capacitor being configured to store electrical energy received from the first transformer to activate the first switching device. A repeater in the form of a solid-state switching device is galvanically connected to the first switching device and the first capacitor between the first switching device and the first capacitor. The first diode is galvanically connected to the repeater in the form of a switching device and a first switching device between the first capacitor and the first switching device. A repeater in the form of a switching device and a first diode are configured to supply electrical noise received through the first switching device to a conductive circuit that does not include a first capacitor.

[0010] В еще одной форме осуществления изобретения система электропитания содержит коммутационную систему, сконфигурированную для функционального соединения с источником питания, который подает электрический ток во множество подземных насосов для откачки ресурса из-под поверхности земли. Коммутационная система содержит блоки коммутации, сконфигурированные для управления подачей тока от источника питания к насосам. Блоки коммутации включают модули коммутации, которые включают первое твердотельное устройство коммутации, первый конденсатор, конденсатор смещения, повторитель в виде твердотельного устройства коммутации и первый диод. Первое устройство коммутации сконфигурировано для активации и реакции на прием напряжения, которое является по меньшей мере таким же, как напряжение активации первого устройства коммутации, чтобы проводить электрический ток между первым трансформатором и электрической нагрузкой. Первое устройство коммутации сконфигурировано для деактивации и прекращения прохождения электрического тока между первым трансформатором и электрической нагрузкой. Первый конденсатор гальванически соединен с первым устройством коммутации и первым трансформатором между первым устройством коммутации и первым трансформатором. Первый конденсатор сконфигурирован для хранения электрической энергии, принимаемой от первого трансформатора, чтобы активировать первое устройство коммутации. Конденсатор смещения гальванически соединен с первым устройством коммутации между первым конденсатором и первым устройством коммутации. Конденсатор смещения сконфигурирован для гальванического соединения со вторым трансформатором, чтобы принимать напряжение смещения через второй трансформатор. Конденсатор смещения сконфигурирован для приложения напряжения смещения к первому устройству коммутации, чтобы предотвратить активацию первого устройства коммутации, за исключением случая, когда комбинация напряжения, принимаемого первым устройством коммутации через первый трансформатор, и напряжения смещения является по меньшей мере такой же большой, как напряжение активации первого устройства коммутации. Повторитель в виде устройства коммутации гальванически соединен с первым устройством коммутации и первым конденсатором между первым устройством коммутации и первым конденсатором. Первый диод гальванически соединен с повторителем в виде устройства коммутации и первым устройством коммутации между первым конденсатором и первым устройством коммутации. Повторитель в виде устройства коммутации и первый диод сконфигурированы для подачи электрического шума, принимаемого через первое устройство коммутации, в проводящий контур, который не включает первый конденсатор.[0010] In yet another embodiment of the invention, the power supply system comprises a switching system configured to be operatively connected to a power source that supplies electric current to a plurality of underground pumps to pump out a resource from below the surface of the earth. The switching system comprises switching units configured to control the supply of current from the power source to the pumps. The switching units include switching modules, which include a first solid-state switching device, a first capacitor, a bias capacitor, a repeater in the form of a solid-state switching device, and a first diode. The first switching device is configured to activate and respond to a voltage that is at least the same as the activation voltage of the first switching device to conduct electric current between the first transformer and the electric load. The first switching device is configured to deactivate and stop the passage of electric current between the first transformer and the electric load. The first capacitor is galvanically connected to the first switching device and the first transformer between the first switching device and the first transformer. The first capacitor is configured to store electrical energy received from the first transformer to activate the first switching device. The bias capacitor is galvanically connected to the first switching device between the first capacitor and the first switching device. The bias capacitor is configured to galvanically connect to the second transformer to receive bias voltage through the second transformer. The bias capacitor is configured to apply a bias voltage to the first switching device to prevent the first switching device from being activated, unless the combination of the voltage received by the first switching device through the first transformer and the bias voltage is at least as large as the activation voltage of the first switching devices. A repeater in the form of a switching device is galvanically connected to the first switching device and the first capacitor between the first switching device and the first capacitor. The first diode is galvanically connected to the repeater in the form of a switching device and a first switching device between the first capacitor and the first switching device. A repeater in the form of a switching device and a first diode are configured to supply electrical noise received through the first switching device to a conductive circuit that does not include a first capacitor.

[0011] В соответствии с различными формами осуществления изобретения предлагается система коммутации напряжения, которая содержит один или более трансформаторов, имеющих множество первичных и вторичных обмоток, и множество устройств коммутации, причем по меньшей мере два из устройств коммутации сконфигурированы для формирования различных выходных напряжений из входного напряжения, генерируемого в трансформаторе. Множество переключателей электрически подключается к одному или более напряжениям. Система коммутации напряжения содержит также блок драйвера, соединенный с множеством переключателей и сконфигурированный для приема одного или более импульсов управления напряжением через первичные обмотки трансформатора, причем блок драйвера переключает один или более из множества переключателей на основании одного или более импульсов управления напряжением.[0011] In accordance with various embodiments of the invention, there is provided a voltage switching system that comprises one or more transformers having a plurality of primary and secondary windings and a plurality of switching devices, wherein at least two of the switching devices are configured to generate various output voltages from the input voltage generated in the transformer. Many switches are electrically connected to one or more voltages. The voltage switching system also comprises a driver unit connected to a plurality of switches and configured to receive one or more voltage control pulses through the primary windings of the transformer, the driver unit switching one or more of the many switches based on one or more voltage control pulses.

[0012] В соответствии с другими различными формами осуществления изобретения предлагается рентгеновская система, которая содержит источник рентгеновского излучения, имеющий рентгеновскую трубку, сконфигурированную для работы при множестве различных напряжений, и множество устройств коммутации, причем по меньшей мере два из устройств коммутации сконфигурированы для формирования различных выходных напряжений из входного напряжения, генерируемого в трансформаторе, чтобы управлять переключением рентгеновской трубки при множестве различных напряжений. Рентгеновская система содержит также блок драйвера, соединенный с множеством переключателей и сконфигурированный для приема одного или более импульсов управления напряжением через первичные обмотки трансформатора(-ов), причем блок драйвера переключает один или более из множества переключателей на основании одного или более импульсов управления напряжением.[0012] In accordance with various other embodiments of the invention, an X-ray system is provided that comprises an X-ray source having an X-ray tube configured to operate at a variety of different voltages and a plurality of switching devices, wherein at least two of the switching devices are configured to form different output voltages from the input voltage generated in the transformer to control the switching of the x-ray tube when multiple cing strains. The x-ray system also includes a driver unit connected to a plurality of switches and configured to receive one or more voltage control pulses through the primary windings of the transformer (s), the driver unit switching one or more of the many switches based on one or more voltage control pulses.

[0013] В соответствии с другими различными формами осуществления изобретения предлагается способ для управления переключением напряжения, который включает конфигурирование вышеописанной системы коммутации напряжения.[0013] In accordance with various other embodiments of the invention, there is provided a method for controlling voltage switching, which comprises configuring the voltage switching system described above.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

[0014] Фиг. 1 - упрощенная схема системы энергопитания в соответствии с различными формами осуществления изобретения.[0014] FIG. 1 is a simplified diagram of a power supply system in accordance with various embodiments of the invention.

[0015] Фиг. 2 - схема блока драйвера коммутации в соответствии с одной формой осуществления изобретения.[0015] FIG. 2 is a block diagram of a switching driver in accordance with one embodiment of the invention.

[0016] Фиг. 3 - схема архитектуры коммутации, включающей блок драйвера коммутации, показанный на фиг. 2.[0016] FIG. 3 is a diagram of a switching architecture including a switching driver unit shown in FIG. 2.

[0017] Фиг. 4 - схема другой архитектуры коммутации, включающей блок драйвера коммутации, показанный на фиг. 2.[0017] FIG. 4 is a diagram of another switching architecture including a switching driver unit shown in FIG. 2.

[0018] Фиг. 5 - схема еще одной архитектуры коммутации, включающей блок драйвера коммутации, показанный на фиг. 2.[0018] FIG. 5 is a diagram of yet another switching architecture including a switching driver unit shown in FIG. 2.

[0019] Фиг. 6 - схема блока драйвера коммутации в соответствии с другой формой осуществления изобретения.[0019] FIG. 6 is a block diagram of a switching driver in accordance with another embodiment of the invention.

[0020] Фиг. 7 - схема блока драйвера коммутации в соответствии с еще одной формой осуществления изобретения.[0020] FIG. 7 is a diagram of a switching driver unit in accordance with another embodiment of the invention.

[0021] Фиг. 8 - схема блока драйвера коммутации в соответствии с еще одной формой осуществления изобретения.[0021] FIG. 8 is a diagram of a switching driver unit in accordance with another embodiment of the invention.

[0022] Фиг. 9 - график формы напряжения в соответствии с формой осуществления изобретения.[0022] FIG. 9 is a voltage waveform diagram in accordance with an embodiment of the invention.

[0023] Фиг. 10 - схема, иллюстрирующая трансформаторы в соответствии с различными формами осуществления изобретения.[0023] FIG. 10 is a diagram illustrating transformers in accordance with various embodiments of the invention.

[0024] Фиг. 11 - блок-схема алгоритма способа для управления коммутацией напряжения в соответствии с различными формами осуществления изобретения.[0024] FIG. 11 is a flowchart of a method for controlling voltage switching in accordance with various embodiments of the invention.

[0025] Фиг. 12 - наглядное представление системы компьютерно-томографического (СТ) отображения, в связи с которой могут быть реализованы различные формы осуществления изобретения.[0025] FIG. 12 is a visual representation of a computed tomographic (CT) imaging system, in connection with which various forms of carrying out the invention can be implemented.

[0026] Фиг. 13 - блок-схема системы СТ-отображения, показанной на фиг. 8.[0026] FIG. 13 is a block diagram of a CT display system shown in FIG. 8.

[0027] Фиг. 14 - блок-схема системы отображения рентгеновского излучения, в связи с которой могут быть реализованы различные формы осуществления изобретения.[0027] FIG. 14 is a block diagram of an X-ray imaging system in connection with which various embodiments of the invention may be implemented.

[0028] Фиг. 15 иллюстрирует систему электропитания и систему коммутации согласно одной форме осуществления изобретения.[0028] FIG. 15 illustrates a power supply system and a switching system according to one embodiment of the invention.

[0029] Фиг. 16 иллюстрирует один из модулей коммутации, показанных на фиг. 15, согласно одной форме осуществления изобретения.[0029] FIG. 16 illustrates one of the switching modules shown in FIG. 15, in accordance with one embodiment of the invention.

[0030] Фиг. 17 иллюстрирует пример положительного импульсного напряжения.[0030] FIG. 17 illustrates an example of a positive surge voltage.

[0031] Фиг. 18 иллюстрирует пример отрицательного импульсного напряжения.[0031] FIG. 18 illustrates an example of a negative surge voltage.

[0032] Фиг. 19 иллюстрирует пример переменного импульсного напряжения.[0032] FIG. 19 illustrates an example of an alternating surge voltage.

[0033] Фиг. 20 иллюстрирует другую форму осуществления схемы драйвера затвора.[0033] FIG. 20 illustrates another embodiment of a gate driver circuit.

[0034] Фиг. 21 иллюстрирует еще одну форму осуществления схемы драйвера затвора.[0034] FIG. 21 illustrates yet another embodiment of a gate driver circuit.

[0035] Фиг. 22 иллюстрирует еще одну форму осуществления схемы драйвера затвора.[0035] FIG. 22 illustrates yet another embodiment of a gate driver circuit.

[0036] Фиг. 23 иллюстрирует одну форму осуществления системы преобразования энергии.[0036] FIG. 23 illustrates one embodiment of an energy conversion system.

[0037] Фиг. 24 иллюстрирует другую форму осуществления системы преобразования энергии.[0037] FIG. 24 illustrates another embodiment of an energy conversion system.

[0038] Фиг. 25 иллюстрирует еще одну форму осуществления системы преобразования энергии.[0038] FIG. 25 illustrates another embodiment of an energy conversion system.

[0039] Фиг. 26 иллюстрирует блок-схему одной формы осуществления способа работы схемы драйвера затвора.[0039] FIG. 26 illustrates a flowchart of one embodiment of a method of operating a gate driver circuit.

[0040] Фиг. 27 иллюстрирует блок-схему другой формы осуществления способа работы схемы драйвера затвора.[0040] FIG. 27 illustrates a flowchart of another embodiment of a method of operating a gate driver circuit.

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0041] Следующее подробное описание некоторых форм осуществления изобретения будет лучше понято при его прочтении совместно с прилагаемыми чертежами. Используемый здесь элемент или шаг, излагаемый в единственном числе, должен пониматься как не исключающий множественное число упомянутых элементов или шагов, если такое исключение не указано явно. Кроме того, ссылки на "одну форму осуществления изобретения" не предназначены для интерпретации как исключающие существование дополнительных форм осуществления изобретения, которые также содержат изложенные особенности. Кроме того, если явно не указано обратное, формы осуществления изобретения "включающие" или "имеющие" элемент или множество элементов, имеющих конкретное свойство, могут включать дополнительные элементы, не имеющие этого свойства.[0041] The following detailed description of certain embodiments of the invention will be better understood when read in conjunction with the accompanying drawings. The element or step used herein, set forth in the singular, shall be understood as not excluding the plural of the elements or steps mentioned, unless such an exception is explicitly indicated. In addition, references to “one embodiment of the invention” are not intended to be interpreted as precluding the existence of additional forms of carrying out the invention, which also contain the stated features. In addition, unless expressly stated otherwise, embodiments of the invention “including” or “having” an element or a plurality of elements having a particular property may include additional elements not having this property.

[0042] Хотя различные формы осуществления изобретения могут быть описаны здесь в конкретных условиях эксплуатации, например, в конкретной системе отображения, такой как система компьютерной томографии (СТ) "третьего поколения" (например, 64-срезовая система СТ), должно быть понятно, что одна или более форм осуществления изобретения одинаково применимы для использования с другими конфигурациями и системами, например, для различных типов медицинских систем и систем сканирования багажа. Например, различные формы осуществления изобретения применимы для рентгеновских радиографических систем отображения, а также рентгеновских систем отображения с применением томосинтеза. Кроме того, формы осуществления изобретения будут описаны относительно детектирования и преобразования рентгеновских лучей. Однако также должно быть понятно, что формы осуществления изобретения одинаково применимы для детектирования и преобразования другой электромагнитной энергии высокой частоты. Также, хотя рентгеновская трубка и детектор могут описываться вращающимися вокруг отображаемого объекта, дополнительные конфигурации, в которых детектор и источник рентгеновского излучения удерживаются неподвижными, а объект вращается, также предполагаются, например, конфигурации, используемые для целей промышленного неразрушающего контроля. Следовательно, хотя и рассматриваются в контексте систем СТ, различные формы осуществления изобретения могут применяться также к проекционным рентгеновским системам отображения, используемым в других медицинских и промышленных радиографических применениях.[0042] Although various forms of the invention may be described herein under specific operating conditions, for example, in a particular imaging system, such as a “third generation” computed tomography (CT) system (eg, a 64-slice CT system), it should be understood that one or more embodiments of the invention are equally applicable for use with other configurations and systems, for example, for various types of medical systems and baggage scanning systems. For example, various embodiments of the invention are applicable to x-ray radiographic imaging systems, as well as x-ray imaging systems using tomosynthesis. In addition, embodiments of the invention will be described with respect to the detection and conversion of x-rays. However, it should also be understood that embodiments of the invention are equally applicable to the detection and conversion of other high frequency electromagnetic energy. Also, although the x-ray tube and the detector can be described rotating around the displayed object, additional configurations in which the detector and the x-ray source are kept stationary and the object rotates are also contemplated, for example, configurations used for industrial non-destructive testing. Therefore, although considered in the context of CT systems, various forms of the invention can also be applied to X-ray projection imaging systems used in other medical and industrial radiographic applications.

[0043] Различные формы осуществления изобретения предлагают системы и способы управления коммутацией напряжения, которые может включать драйвер затвора для управления многочисленными устройствами, плавающими при многочисленных напряжениях. Например, некоторые формы осуществления изобретения предлагают управление переключателями одновременно или параллельно, когда переключатели связаны с высокими напряжениями (например, 10-300 кВ), включая случай, когда они связываются с многочисленными высокими напряжениями. При применении на практике одной или более форм осуществления изобретения управление переключателями для напряжений, применяемых или подключаемых к многочисленным устройствам, может быть упрощено, включая применение средства управления с меньшим количеством компонентов и менее сложного. Например, различные формы осуществления изобретения могут использоваться для применения сверхбыстродействующего переключения киловольтных напряжений, например, для использования в рентгеновских системах с двумя уровнями энергии. При применении на практике одной или более различных форм осуществления изобретения может быть достигнуто быстрое переключение между первым уровнем напряжения и вторым уровнем напряжения (например, высоким и низким уровнями напряжения), позволяющее улучшенное разделение в средней энергии применяемого рентгеновского спектра, таким образом, улучшая декомпозицию материала и оценку эффективного атомного номера вещества сканируемого объекта.[0043] Various embodiments of the invention provide voltage switching control systems and methods, which may include a gate driver for controlling multiple devices floating at multiple voltages. For example, some embodiments of the invention offer switch control simultaneously or in parallel when the switches are connected to high voltages (e.g., 10-300 kV), including the case where they are associated with multiple high voltages. When practicing one or more embodiments of the invention, controlling switches for voltages applied or connected to multiple devices can be simplified, including the use of controls with fewer components and less complex. For example, various embodiments of the invention can be used to apply ultra-fast switching of kilovolt voltages, for example, for use in x-ray systems with two energy levels. When practicing one or more different embodiments of the invention, a quick switch between the first voltage level and the second voltage level (for example, high and low voltage levels) can be achieved, allowing improved separation in the average energy of the applied X-ray spectrum, thereby improving material decomposition and estimating the effective atomic number of the substance of the scanned object.

[0044] При применении на практике одной или более форм осуществления изобретения, например как показано на фиг. 2, множество переключателей (например, два переключателя) могут независимо управляться посредством единственной трансформаторной обмотки. При применении на практике одной или более форм осуществления изобретения, например как показано на фиг. 6, питание драйвера, а также управляющие сигналы могут обеспечиваться единственным трансформатором. Таким образом, в различных формах осуществления изобретения одно или более средств или функций управления могут выполняться с использованием одного компонента, такого как единственный трансформатор или трансформаторная обмотка. Соответственно, уменьшенное число трансформаторов или других управляющих устройств может использоваться в различных формах осуществления изобретения. Кроме того, в некоторых формах осуществления изобретения может обеспечиваться уменьшенная стоимость или размер трансформаторов. Например, в цепях высокого напряжения, стоимость и размер трансформаторов являются, прежде всего, следствием используемой высоковольтной изоляции, которая может быть уменьшена при применении на практике одной или более форм осуществления изобретения.[0044] When practicing one or more embodiments of the invention, for example as shown in FIG. 2, a plurality of switches (e.g., two switches) can be independently controlled by a single transformer winding. When practicing one or more embodiments of the invention, for example as shown in FIG. 6, driver power as well as control signals can be provided by a single transformer. Thus, in various forms of the invention, one or more control means or functions may be performed using a single component, such as a single transformer or transformer winding. Accordingly, a reduced number of transformers or other control devices can be used in various forms of carrying out the invention. In addition, in some embodiments, a reduced cost or size of transformers may be provided. For example, in high voltage circuits, the cost and size of transformers are primarily a consequence of the high voltage insulation used, which can be reduced when one or more forms of the invention are practiced.

[0045] Различные формы осуществления изобретения могут быть реализованы в системах, где напряжение, которое необходимо коммутировать, является очень высоким (например, 200 кВ или более), паразитные емкости относительно земли являются также очень большими, или энергия, необходимая нагрузке, относительно мала, как имеет место для промышленных систем контроля, использующих технологию рентгеновской трубки с неподвижным анодом. В различных формах осуществления изобретения обеспечивается коммутация питания или напряжения многочисленных устройств или компонентов, связанных с различными высокими напряжениями. Например, как показано на фиг. 1, иллюстрирующей систему электропитания 20, каждое из множества устройств, показанных как печатные платы (Printed Circuit Boards, PCBs) 22, питаются или подключаются к многочисленным напряжениям, показанным как множество источников 24 питания. Например, в показанной форме осуществления изобретения три печатных платы 22 подключаются к трем различным источникам 24 питания, в частности, связываются с несколькими высокими напряжениями (в этой форме осуществления изобретения 10, 20 и 30 кВ). Следует отметить, что в различных формах осуществления изобретения по меньшей мере два из подключаемых напряжений различны.[0045] Various forms of the invention can be implemented in systems where the voltage to be switched is very high (for example, 200 kV or more), stray capacitances relative to earth are also very large, or the energy required by the load is relatively small, as is the case for industrial control systems using fixed-anode x-ray tube technology. In various forms of the invention, power or voltage switching of multiple devices or components associated with various high voltages is provided. For example, as shown in FIG. 1, illustrating a power supply system 20, each of a plurality of devices shown as Printed Circuit Boards (PCBs) 22 are powered or connected to multiple voltages shown as a plurality of power supplies 24. For example, in the illustrated embodiment, three printed circuit boards 22 are connected to three different power sources 24, in particular, connected to several high voltages (10, 20 and 30 kV in this embodiment). It should be noted that in various forms of the invention, at least two of the connected voltages are different.

[0046] В одной форме осуществления изобретения печатные платы 22 могут быть платами электропитания или управления мощностью для управления мощностью рентгеновской трубки 26, чтобы управлять энергией электронного луча, например, в архитектуре быстрой коммутации. Однако следует отметить, что различные формы осуществления изобретения могут быть реализованы в связи с различными типами систем, которые имеют различные уровни опорного напряжения. Кроме того, переключением питания на дополнительные устройства или компоненты можно управлять, и эти три компонента на фиг. 1 приведены просто для иллюстрации. Например, в некоторых формах осуществления изобретения можно управлять 50, 60 или более компонентами.[0046] In one embodiment, the printed circuit boards 22 may be power supply or power control boards for controlling the power of the x-ray tube 26 to control the energy of the electron beam, for example, in a fast switching architecture. However, it should be noted that various forms of carrying out the invention can be implemented in connection with various types of systems that have different levels of voltage reference. In addition, power switching to additional devices or components can be controlled, and the three components in FIG. 1 are for illustration purposes only. For example, in some embodiments, 50, 60, or more components may be controlled.

[0047] В различных формах осуществления изобретения могут предусматриваться различные блоки драйвера затвора для управления коммутацией различных опорных напряжений. Например, могут предусматриваться пассивные и/или активные блоки драйвера коммутации. В частности, фиг. 2 иллюстрирует пассивный блок 30 драйвера в соответствии с различными формами осуществления изобретения. Пассивный блок 30 драйвера может упоминаться как модуль коммутации. В этой форме осуществления изобретения драйвер затвора питается самим принимаемым сигналом, как описано здесь более подробно.[0047] In various forms of the invention, various gate driver units may be provided for controlling the switching of various reference voltages. For example, passive and / or active switching driver blocks may be provided. In particular, FIG. 2 illustrates a passive driver unit 30 in accordance with various embodiments of the invention. Passive driver unit 30 may be referred to as a switching module. In this embodiment, the gate driver is powered by the received signal itself, as described in more detail here.

[0048] Пассивный блок 30 драйвера может использоваться для управления подачей энергии от трансформатора 32, имеющего первичную обмотку 33 и вторичную обмотку 34. Пассивный блок 30 драйвера содержит схему 36 драйвера затвора, которая управляет активацией пары устройств 38 коммутации, показанных как биполярный транзистор с изолированным затвором (Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT). Однако должно быть понятно, что могут использоваться различные устройства коммутации, например, полевые транзисторы со структурой металл-оксид-полупроводник (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors, MOSFET), или различные типы транзисторов. Дополнительно следует отметить, что устройства коммутации могут быть изготовлены с использованием кремния (Si), карбида кремния (SiC), нитрида галлия (GaN) или любого другого материала, подходящего для формирования управляемых полупроводниковых устройств. В различных формах осуществления изобретения схема 36 драйвера затвора управляет сигналом драйвера для затворов 40 устройств 38 коммутации.[0048] The passive driver unit 30 can be used to control the power supply from the transformer 32 having the primary winding 33 and the secondary winding 34. The passive driver unit 30 includes a gate driver circuit 36 that controls the activation of a pair of switching devices 38 shown as an isolated bipolar transistor shutter (Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT). However, it should be understood that various switching devices may be used, for example, metal-oxide-semiconductor field effect transistors (MOSFETs), or various types of transistors. Additionally, it should be noted that the switching devices can be manufactured using silicon (Si), silicon carbide (SiC), gallium nitride (GaN) or any other material suitable for forming controlled semiconductor devices. In various embodiments, the gate driver circuit 36 controls a driver signal for the gates 40 of the switching devices 38.

[0049] В частности, схема 36 драйвера затвора содержит пару диодов 42, соединенных через пару диодов 54 последовательно с резистором 60, с парой конденсаторов 44, которые включены параллельно паре резисторов 46. Эта схема параллельного соединения показана как включенная параллельно вторичной обмотке 34 трансформатора 32. Каждый комплект компонентов, а именно, комплект из диода 42а, диода 54а, резистора 60а, конденсатора 44а и резистора 46а и комплект из диода 42b, диода 54b, конденсатора 44b и резистора 46b, включен между затвором 40 и истоком 50 каждого из устройств 38 коммутации. Пара диодов 52 также включена между истоком 50 и стоком 63 каждого из устройств 38 коммутации, чтобы завершить силовую схему. Следует отметить, что в некоторых формах осуществления изобретения устройства 38 коммутации могут быть включены, например, в конфигурации с общим эмиттером (как показано на фиг. 2). Также следует отметить, что диоды 42 и диоды 52 в каждой из этих пар включены встречно и показаны как имеющие соединенные друг с другом аноды.[0049] In particular, the gate driver circuit 36 includes a pair of diodes 42 connected through a pair of diodes 54 in series with a resistor 60, with a pair of capacitors 44 that are connected in parallel with a pair of resistors 46. This parallel connection circuit is shown as being connected in parallel with the secondary winding 34 of the transformer 32 Each set of components, namely, a set of diode 42a, diode 54a, resistor 60a, capacitor 44a and resistor 46a and a set of diode 42b, diode 54b, capacitor 44b and resistor 46b, is connected between the gate 40 and source 50 of each device in 38 switching. A pair of diodes 52 is also included between the source 50 and drain 63 of each of the switching devices 38 to complete the power circuit. It should be noted that in some embodiments of the invention, switching devices 38 may be included, for example, in a common emitter configuration (as shown in FIG. 2). It should also be noted that the diodes 42 and diodes 52 in each of these pairs are turned on in opposite directions and shown as having anodes connected to each other.

[0050] Схема 36 драйвера затвора также содержит пару диодов 54, включенных последовательно с резистором 60 и между диодами 42 и конденсаторами 44. В частности, катоды диодов 42а и 42b соединены с анодами диодов 54а и 54b, соответственно. Резисторы 60 работают как фильтрующий элемент. Следует отметить, что в некоторых формах осуществления изобретения резисторы 60 не предусмотрены, в этом случае пара диодов 54 непосредственно включена между диодами 42 и конденсаторами 44.[0050] The gate driver circuit 36 also includes a pair of diodes 54 connected in series with a resistor 60 and between the diodes 42 and the capacitors 44. In particular, the cathodes of the diodes 42a and 42b are connected to the anodes of the diodes 54a and 54b, respectively. Resistors 60 act as a filter element. It should be noted that in some embodiments of the invention, resistors 60 are not provided, in which case a pair of diodes 54 are directly connected between the diodes 42 and the capacitors 44.

[0051] Во время работы, например, положительное импульсное напряжение 56 может подаваться от трансформатора 32 посредством первичной обмотки 33 в одном направлении. Однако, как описано здесь, могут использоваться различные импульсы или сигналы управления напряжением. Показанным импульсным напряжением 56 генерируется ток I1 (через диоды 54а и 42b и резистор 60а, если он предусмотрен), который заряжает конденсатор 44а до напряжения (Vc), что может упоминаться как заряженное состояние, в это время блокируется зарядка током конденсатора 44b. Зарядка конденсатора 44а приводит к сигналу управления на затворе 40 устройства 38а коммутации, который включает устройство 38а коммутации, когда напряжение заряда конденсатора 44а превышает пороговое напряжение затвора 38а, позволяя электрическому току проходить через устройство 38а коммутации. Устройство 38а коммутации может поддерживаться в открытом состоянии посредством посылки последовательности импульсов, чтобы поддерживать заряд конденсатора 44а. Как только последовательность импульсов прекращается, конденсатор 44а разряжается через резистор 46а, что может упоминаться как разряженное состояние. Когда конденсатор 44а разряжается, если напряжение заряда конденсатора 44а падает ниже порогового напряжения затвора 40, устройство 38а коммутации выключается, блокируя прохождение тока через устройство 38а коммутации.[0051] During operation, for example, a positive pulse voltage 56 may be supplied from the transformer 32 via the primary winding 33 in one direction. However, as described herein, various pulses or voltage control signals may be used. The indicated pulse voltage 56 generates a current I 1 (through diodes 54a and 42b and a resistor 60a, if provided), which charges the capacitor 44a to a voltage (Vc), which may be referred to as a charged state, at which time charging with the current of the capacitor 44b is blocked. Charging the capacitor 44a results in a control signal on the gate 40 of the switching device 38a, which turns on the switching device 38a when the charge voltage of the capacitor 44a exceeds the threshold voltage of the gate 38a, allowing electric current to pass through the switching device 38a. The switching device 38a may be kept open by sending a train of pulses to maintain the charge of the capacitor 44a. As soon as the pulse train stops, capacitor 44a is discharged through resistor 46a, which may be referred to as a discharged state. When the capacitor 44a is discharged, if the charge voltage of the capacitor 44a drops below the threshold voltage of the gate 40, the switching device 38a is turned off, blocking the passage of current through the switching device 38a.

[0052] Во время работы отрицательное импульсное напряжение 58 может подаваться от трансформатора 32 в одном направлении. В этом случае осуществляется управление устройством 38b коммутации. В частности, показанным импульсным напряжением 58 генерируется ток Ь (через диоды 54b и 42а и резистор 60b, если он предусмотрен), который заряжает конденсатор 44b, в это время ток блокируется от зарядки конденсатора 44а. Зарядка конденсатора 44b приводит к сигналу управления на затворе 40 устройства 38b коммутации, который включает устройство 38b коммутации, когда напряжение заряда конденсатора 44а превышает пороговое напряжение затвора 38b, позволяя электрическому току течь через устройство 38b коммутации. Устройство 38b коммутации может поддерживаться в открытом состоянии посредством посылки последовательности импульсов, чтобы поддерживать заряд конденсатора 44b. Как только последовательность импульсов прекращается, конденсатор 44b разряжается через резистор 46b. Когда конденсатор 44b разряжается, если напряжение заряда конденсатора 44b падает ниже порогового напряжения затвора 40, устройство 38b коммутации выключается, блокируя прохождение тока через устройство 38b коммутации.[0052] During operation, a negative pulse voltage 58 may be supplied from the transformer 32 in one direction. In this case, the switching device 38b is controlled. In particular, with the pulse voltage 58 shown, a current b is generated (via diodes 54b and 42a and a resistor 60b, if provided), which charges the capacitor 44b, at this time the current is blocked from charging the capacitor 44a. Charging the capacitor 44b results in a control signal on the gate 40 of the switching device 38b, which turns on the switching device 38b when the charge voltage of the capacitor 44a exceeds the threshold voltage of the gate 38b, allowing electric current to flow through the switching device 38b. The switching device 38b may be kept open by sending a train of pulses to maintain the charge of the capacitor 44b. As soon as the pulse train stops, capacitor 44b discharges through resistor 46b. When the capacitor 44b is discharged, if the charge voltage of the capacitor 44b drops below the threshold voltage of the gate 40, the switching device 38b is turned off, blocking the passage of current through the switching device 38b.

[0053] Как показано на фиг. 3, множество схем 36 драйвера затвора может предусматриваться и подключаться к множеству вторичных обмоток 34 трансформатора 32. Первичная обмотка 66 трансформатора 32 подключена к единственному средству регулирования питания, показанному как блок 61 напряжения, имеющий переключатели для управления генерацией гюложительного или отрицательного импульсных напряжений, как описано выше. Как можно видеть, с использованием многочисленных вторичных обмоток 34, которые могут быть плавающими при различных напряжениях, множество схем 36 драйвера затвора может управляться с использованием единственного сигнала (прикладываемого к первичной обмотке 66), генерируемого блоком 61 напряжения. Следует отметить, что, даже если опорное напряжение изменяется, это не оказывает влияния, так как вторичные обмотки 34 и поэтому схемы 36 драйвера затвора изолированы. Таким образом, устройства 38 коммутации могут включаться и поддерживаться включенными без какого-либо внешнего или дополнительного питания.[0053] As shown in FIG. 3, a plurality of gate driver circuits 36 may be provided and connected to a plurality of secondary windings 34 of the transformer 32. The primary winding 66 of the transformer 32 is connected to a single power control means, shown as a voltage unit 61, having switches for controlling the generation of a glitch or negative pulse voltage, as described higher. As can be seen, using multiple secondary windings 34, which can be floating at different voltages, the plurality of gate driver circuits 36 can be controlled using a single signal (applied to the primary winding 66) generated by the voltage unit 61. It should be noted that even if the reference voltage changes, this does not affect, since the secondary windings 34 and therefore the gate driver circuits 36 are isolated. Thus, switching devices 38 can be turned on and kept on without any external or additional power.

[0054] Возможны изменения и модификации. Например, как показано на фиг. 4, один трансформатор 32 может предусматриваться для каждой схемы 36 драйвера затвора, например, для каждой печатной платы 22 (показанной на фиг. 1). В этой форме осуществления изобретения сигнал напряжения размножается, и каждый размноженный сигнал посылается отдельной схеме 36 драйвера затвора. Следует отметить, что в этой форме осуществления изобретения изоляция для каждой из схем 36 драйвера затвора уменьшается в результате использования многочисленных трансформаторов 32. Таким образом, в этой форме осуществления изобретения имеется один трансформатор 32 на печатную плату, приводящий в действие многочисленные схемы 36 драйвера затвора.[0054] Subject to changes and modifications. For example, as shown in FIG. 4, one transformer 32 may be provided for each gate driver circuit 36, for example, for each circuit board 22 (shown in FIG. 1). In this embodiment, a voltage signal is propagated, and each propagated signal is sent to a separate gate driver circuit 36. It should be noted that in this embodiment, the isolation for each of the gate driver circuits 36 is reduced as a result of using multiple transformers 32. Thus, in this embodiment, there is one transformer 32 per circuit board driving the multiple gate driver circuits 36.

[0055] Однако, в других формах осуществления изобретения могут быть многочисленные вторичные обмотки 34 в трансформаторе 32, так что множество сигналов управления затворами генерируется множеством трансформаторов 32 и множеством схем 36 на каждый трансформатор, как показано на фиг. 5. Например, каждый из трансформаторов 32 имеет две первичные обмотки, первичную обмотку 68а (и первичную обмотку 66 для первого трансформатора, показанного в нижней части фиг. 5) для приема сигнала от предыдущего трансформатора (или схемы 62 для первого трансформатора), и одну первичную обмотку 68b для посылки сигнала следующему трансформатору 32. Дополнительно, каждый из трансформаторов 32 содержит две обмотки 34 на вторичной стороне, чтобы посылать импульсы напряжения каждой из схем 36 драйвера затвора. Следует отметить, что число вторичных обмоток не ограничено двумя. Дополнительно следует отметить, что устройство с многочисленными трансформаторами 32 позволяет получить намного меньшие размеры, когда генератор рентгеновских лучей формирует очень высокое напряжение.[0055] However, in other embodiments, there may be multiple secondary windings 34 in the transformer 32, so that a plurality of gate control signals are generated by a plurality of transformers 32 and a plurality of circuits 36 for each transformer, as shown in FIG. 5. For example, each of the transformers 32 has two primary windings, a primary winding 68a (and a primary winding 66 for the first transformer shown at the bottom of FIG. 5) for receiving a signal from the previous transformer (or circuit 62 for the first transformer), and one a primary winding 68b for sending a signal to the next transformer 32. Additionally, each of the transformers 32 includes two windings 34 on the secondary side to send voltage pulses to each of the gate driver circuits 36. It should be noted that the number of secondary windings is not limited to two. Additionally, it should be noted that a device with multiple transformers 32 allows for much smaller sizes when the x-ray generator generates a very high voltage.

[0056] Другие формы осуществления изобретения могут предусматривать активный блок 80 драйвера, например, как показано на фиг. 6-8. В форме осуществления изобретения, показанной на фиг. 6, пара устройств 90а и 90b драйвера затвора управляется сигналами от трансформатора 82 с использованием пары триггеров 92а и 92b, работающих в режиме ключа с двумя состояниями. Следует отметить, что, хотя показан активный блок драйвера, управляющий парой устройств 90а и 90b драйвера затвора, каждое устройство 90а и 90b драйвера затвора может отдельно управляться соответствующим трансформатором 82, так что верхние и нижние части схемы, показанной на фиг. 6, разделяются (то есть, не в конфигурации с общим эмиттером). Эти варианты блоков показаны на фиг. 7 и 8.[0056] Other forms of the invention may include an active driver unit 80, for example, as shown in FIG. 6-8. In the embodiment of FIG. 6, a pair of gate driver devices 90a and 90b are controlled by signals from a transformer 82 using a pair of flip-flops 92a and 92b operating in a two-state key mode. It should be noted that although an active driver block is shown controlling a pair of shutter driver devices 90a and 90b, each shutter driver device 90a and 90b can be separately controlled by a respective transformer 82, so that the upper and lower parts of the circuit shown in FIG. 6 are shared (that is, not in a configuration with a common emitter). These block options are shown in FIG. 7 and 8.

[0057] Активный блок 80 драйвера содержит пару диодов 84, каждый из них включен параллельно паре резисторов 86 и 88. Следует отметить, что отдельные элементы пары обычно обозначаются как "а" и "b", например, диоды 84а и 84b. Пара резисторов 86 и 88 образует резистивный делитель напряжения с буферной схемой 94, подключенной между резисторами 86, 88. Выход буферной схемы 94 соединен с выводом тактовых импульсов триггера 92 и выход (показанный как выход q) триггера 92 соединен с устройством драйвера 90 затвора. Аналогично, каждый из диодов 84 подключен параллельно другой паре резисторов 104 и 106. Пара резисторов 104 и 106 формирует другой резистивный делитель с другой буферной схемой 108, подключенной между резисторами 104, 106. Выход буферной схемы 108 соединен с выводом RESET (сброса) триггера 92. Диоды 93, резисторы 110 и конденсаторы 112 соединены последовательно друг с другом и параллельно диодам 84.[0057] The active driver unit 80 contains a pair of diodes 84, each of which is connected in parallel with a pair of resistors 86 and 88. It should be noted that the individual elements of the pair are usually referred to as "a" and "b", for example, diodes 84a and 84b. A pair of resistors 86 and 88 forms a resistive voltage divider with a buffer circuit 94 connected between resistors 86, 88. The output of the buffer circuit 94 is connected to the clock terminal of the trigger 92 and the output (shown as output q) of the trigger 92 is connected to the gate driver device 90. Similarly, each of the diodes 84 is connected in parallel with another pair of resistors 104 and 106. A pair of resistors 104 and 106 forms another resistive divider with a different buffer circuit 108 connected between the resistors 104, 106. The output of the buffer circuit 108 is connected to the RESET (reset) terminal of the trigger 92 Diodes 93, resistors 110, and capacitors 112 are connected in series with each other and parallel to the diodes 84.

[0058] Далее, вход регулятора напряжения 114 соединен параллельно конденсаторам 112, а выход подключен параллельно конденсатору 100 и опорному напряжению 5 В (хотя могут использоваться и другие опорные напряжения) триггера 92. Аналогично, последовательное соединение диода 96, резистора 116 и конденсатора 118 подключено параллельно диоду 84. Вход 15 В стабилизатора напряжения 120 (хотя могут использоваться другие входы напряжения), подключен параллельно конденсатору 118, а выход подключен параллельно другому конденсатору 98 и опорному напряжению 15 В драйвера 90 затвора. Дополнительно выход устройства 90 драйвера затвора и устройства 102 коммутации включены в конфигурации с общим эмиттером.[0058] Further, the input of the voltage regulator 114 is connected in parallel to the capacitors 112, and the output is connected in parallel to the capacitor 100 and the reference voltage 5 V (although other reference voltages can be used) of the trigger 92. Similarly, the serial connection of the diode 96, the resistor 116 and the capacitor 118 is connected parallel to diode 84. The 15 V input of voltage stabilizer 120 (although other voltage inputs can be used) is connected in parallel to capacitor 118, and the output is connected in parallel to another capacitor 98 and a reference voltage of 15 V drive RA 90 shutter. Additionally, the output of the gate driver device 90 and the switching device 102 are included in a common emitter configuration.

[0059] Во время работы, переменное напряжение 210, например, показанное на фиг. 9, может прикладываться к входным выводам трансформатора 82. Переменное напряжение 210 в некоторых формах осуществления изобретения образовано тремя составляющими. Однако должно быть понятно, что переменное напряжение 210 показано просто в качестве примера, и могут использоваться различные переменные напряжения, имеющие различные составляющие. Одна составляющая 212 обеспечивает питание для драйвера затвора и логического компонента, такого как триггер 92, и имеет относительно малую амплитуду (например, 16В). Вторая составляющая 214 (названная импульсами) обеспечивает сигнал для генератора тактовых импульсов триггера 92, имеет амплитуду больше, чем первая составляющая (например, 20В), и ограничена по длительности. Третья составляющая 216 (названная большими импульсами) имеет наибольшую амплитуду (например, 24В) и используется для сброса триггера 92, когда это необходимо. Следует отметить, что положительная часть переменного напряжения 210 обеспечивает питание и сигналы для компонентов, включенных параллельно диоду 84а, а отрицательная часть обеспечивает питание и сигналы для компонентов, включенных параллельно диоду 84b. Например, полярность сигнала напряжения может использоваться для управления включением и выключением устройств 102 коммутации с помощью триггеров 92 так, как описано более подробно ниже. Однако в этой форме осуществления изобретения устройство 102а или 102b коммутации может поддерживаться включенным или выключенным посылкой различных чисел или видов импульсов как части переменного напряжения 210. Следует отметить, что на фиг. 9 положительные составляющие, помеченные "а" (такие как 214а и 216а), управляют частью "а" фиг. 6 и фиг. 7, а отрицательные составляющие, помеченные "b" (такие как 241b и 214b), управляет частью "b" фиг. 6 (нижней частью) и фиг. 8.[0059] During operation, the alternating voltage 210, for example, shown in FIG. 9 can be applied to the input terminals of transformer 82. Alternating voltage 210 in some forms of the invention is constituted by three components. However, it should be understood that AC voltage 210 is shown merely as an example, and various AC voltages having different components can be used. One component 212 provides power for the gate driver and the logic component, such as trigger 92, and has a relatively small amplitude (e.g., 16V). The second component 214 (called pulses) provides a signal for the clock generator of the trigger 92, has an amplitude greater than the first component (for example, 20V), and is limited in duration. The third component 216 (called large pulses) has the largest amplitude (for example, 24V) and is used to reset trigger 92 when necessary. It should be noted that the positive part of the alternating voltage 210 provides power and signals for components connected in parallel to the diode 84a, and the negative part provides power and signals for components connected in parallel to the diode 84b. For example, the polarity of the voltage signal can be used to control the on and off of switching devices 102 using triggers 92, as described in more detail below. However, in this embodiment, the switching device 102a or 102b may be supported by turning on or off sending different numbers or kinds of pulses as part of the alternating voltage 210. It should be noted that in FIG. 9, the positive components labeled “a” (such as 214a and 216a) control part “a” of FIG. 6 and FIG. 7, and the negative components labeled “b” (such as 241b and 214b) control part “b” of FIG. 6 (lower part) and FIG. 8.

[0060] Как можно видеть, переменное напряжение 210 определяет последовательность импульсов, имеющую составляющие 212 более низкой амплитуды, составляющие (импульсы) 214 средней амплитуды, а именно импульсы, имеющие более высокую амплитуду, чем составляющие 212, и импульсы 216 большей амплитуды, а именно имеющие амплитуду выше, чем импульсы 214. В показанной форме осуществления изобретения переменное напряжение 210 определяет сигналы, которые используются, чтобы посылать энергию для питания триггера 92 и драйвера 90 затвора, импульсы 214 используются для переключения триггера 92, и импульсы 216 используются для сброса триггера 92, давая в результате управляющие сигналы, являющиеся выходными сигналами, которые заставляют устройство 102а или 102b коммутации включаться или выключаться (например, из-за того, что сигнал посылают на вход тактовых импульсов, во время работы, например, четное или нечетное число более высоких импульсов 214, например, 2 или 1, может использоваться, чтобы включать и выключать устройства 102 коммутации). Следует отметить, что в различных формах осуществления изобретения может посылаться импульс 216 с еще более высокой амплитудой (например, с более высокой амплитудой, чем 212 и 214), который сбрасывает триггер 92 в известное состояние (при уровне напряжения для приведения в действие входа сброса (r) триггера 92). Таким образом, например, посредством JK-триггера, работающего в режиме ключа, устройства 102 коммутации могут включаться и выключаться посредством числа импульсов, посылаемых через первичную обмотку трансформатора 82. Также, если частота сигнала слишком низкая, конденсаторы 100 могут подзаряжаться импульсом, меньшим по амплитуде, а именно импульсами 212, не запуская электрическую схему сигнала. Следует отметить, что питание может посылаться с сигналом.[0060] As can be seen, the alternating voltage 210 determines a pulse train having components of lower amplitude 212, medium amplitude components (pulses) 214, namely, pulses having a higher amplitude than components 212, and larger amplitude pulses 216, namely having an amplitude higher than pulses 214. In the shown embodiment, the alternating voltage 210 determines the signals that are used to send energy to power the trigger 92 and the gate driver 90, the pulses 214 are used to the trigger 92, and pulses 216 are used to reset the trigger 92, resulting in control signals that are output signals that cause the switching device 102a or 102b to turn on or off (for example, because the signal is sent to the input of the clock pulses, operating time, for example, an even or odd number of higher pulses 214, for example 2 or 1, can be used to turn on and off the switching device 102). It should be noted that in various forms of the invention, a pulse 216 with an even higher amplitude (for example, with a higher amplitude than 212 and 214) can be sent, which resets the trigger 92 to a known state (at the voltage level to actuate the reset input ( r) trigger 92). Thus, for example, by means of a JK trigger operating in key mode, the switching devices 102 can be turned on and off by the number of pulses sent through the primary winding of the transformer 82. Also, if the signal frequency is too low, the capacitors 100 can be charged with a pulse with a smaller amplitude , namely, pulses 212, without starting the electrical circuit of the signal. It should be noted that power may be sent with a signal.

[0061] В показанной форме осуществления изобретения питание (например, +5 В) посылается через трансформатор 82, детектируется и фильтруется диодом 93, резистором 110 и конденсатором 112, затем стабилизируется до 5 В постоянного напряжения регулятором напряжения 114 и емкостью конденсатора 100. Аналогично, питание для драйвера затвора (например 15 В) посылается через трансформатор 82, детектируется и фильтруется диодом 96, резистором 116 и конденсатором 118, затем стабилизируется до 15 В постоянного напряжения регулятором напряжения 120 и емкостью конденсатора 98. Следует отметить, что комплементарный выходной сигнал q триггера 92 может использоваться для управления дополнительным устройством коммутации, который привязан к тому же уровню напряжения главных переключателей (устройств 102 коммутации), но является комплементарным к нему.[0061] In the illustrated embodiment, power (for example, +5 V) is sent through a transformer 82, detected and filtered by a diode 93, a resistor 110, and a capacitor 112, then stabilized to 5 VDC by a voltage regulator 114 and a capacitor capacitance 100. Similarly, power for the gate driver (e.g. 15 V) is sent through a transformer 82, detected and filtered by a diode 96, a resistor 116, and a capacitor 118, then stabilized to 15 V DC by a voltage regulator 120 and a capacitance and 98. It should be noted that the complementary output signal q trigger 92 may be used to control additional switching device, which is tied to the same voltage level of the main switch (switching device 102), but is complementary to it.

[0062] Кроме того, в этой форме осуществления изобретения сигналы управления также посылаются через трансформатор 82. На регуляторы напряжения 114 и 120 импульсы управления 214 или 216 не будут воздействовать из-за короткой длительности импульсов и фильтрующего действия резистора 110 и конденсатора 112, а также резистора 116 и конденсатора 118, соответственно. Резистивный делитель, образованный резисторами 86 и 88, устанавливается по коэффициенту так, чтобы импульс, появляющийся на входе буферной схемы 94, был достаточно большим, чтобы преобразовываться в "логическую 1", только если величина импульса 214 превышает некоторое пороговое напряжение. Резистивный делитель, образованный резистором 104 и резистором 106, устанавливается по коэффициенту так, чтобы импульс 214, который является достаточно большим, чтобы преобразовываться в "логическую 1" буферной схемой 94, не был достаточно большим, чтобы преобразовываться в "логическую 1" буферной схемой 108. Соответственно, только импульсы, такие как 216, будут преобразовываться в "логическую 1" буферной схемой 108 и сбрасывать триггер 92. Следует отметить, что, если импульс является достаточно большим, чтобы сбросить триггер 92, то этот же импульс также создает сигнал тактовой синхронизации, который не является проблемой, так как команда сброса отменяет все другие команды, включая сигнал на входе тактовых импульсов. Дополнительно следует отметить, что логические входы триггера 92 будут защищены от перенапряжений ограничителями напряжения (не показанными).[0062] Furthermore, in this embodiment, control signals are also sent via a transformer 82. The voltage regulators 114 and 120 will not be affected by the control pulses 214 or 216 due to the short pulse duration and filtering effect of the resistor 110 and capacitor 112, as well as resistor 116 and capacitor 118, respectively. The resistive divider formed by the resistors 86 and 88 is set by the coefficient so that the pulse appearing at the input of the buffer circuit 94 is large enough to be converted to “logical 1” only if the pulse value 214 exceeds a certain threshold voltage. The resistive divider formed by the resistor 104 and the resistor 106 is set in coefficient so that the pulse 214, which is large enough to be converted to a “logical 1” by the buffer circuit 94, is not large enough to be converted to the “logical 1” by the buffer circuit 108 Accordingly, only pulses, such as 216, will be converted to “logical 1” by the buffer circuit 108 and reset the trigger 92. It should be noted that if the pulse is large enough to reset the trigger 92, then this pulse also creates a clock signal, which is not a problem, since the reset command cancels all other commands, including the signal at the input of clock pulses. Additionally, it should be noted that the logic inputs of the trigger 92 will be protected against overvoltage by voltage limiters (not shown).

[0063] Управление коммутацией напряжения различных форм осуществления изобретения, таким образом, может быть реализовано, как, в общем, показано на фиг. 10. Например, управление коммутацией может быть реализовано трансформаторами 120 (работающими как генератор высокого напряжения) с первичной обмоткой 122 на каждой стороне. Трансформатор 120 содержит множество вторичных обмоток 124, связанных с каждой из первичных обмоток 122 и с блоком 126 драйвера, который может быть пассивным блоком 30 драйвера или активным блоком 80 драйвера. В проиллюстрированной форме осуществления изобретения показано восемь вторичных обмоток 124: четыре тороида с двумя обмотками каждый связаны с каждой из первичных обмоток 122. Однако могут быть предусмотрены дополнительные тороиды или обмотки на каждом тороиде. Дополнительно, хотя первичные обмотки 122 трансформаторов 120 соединены последовательно, может предусматриваться параллельное или каскадное соединение первичной стороны изолирующих трансформаторов 120.[0063] Voltage switching control of various embodiments of the invention can thus be implemented, as generally shown in FIG. 10. For example, switching control can be implemented by transformers 120 (operating as a high voltage generator) with primary winding 122 on each side. The transformer 120 comprises a plurality of secondary windings 124 associated with each of the primary windings 122 and the driver unit 126, which may be a passive driver unit 30 or an active driver unit 80. In the illustrated embodiment, eight secondary windings 124 are shown: four toroids with two windings each connected to each of the primary windings 122. However, additional toroids or windings on each toroid can be provided. Additionally, although the primary windings 122 of the transformers 120 are connected in series, parallel or cascade connection of the primary side of the isolation transformers 120 may be provided.

[0064] Следует отметить, что в показанной форме осуществления изобретения секция 127 первичных обмоток 122 изолирована, в то время как секция 128 первичных обмоток 122 может быть не изолирована. Также следует отметить, что могут предусматриваться дополнительные трансформаторы, например, до сорока или более. Первичные обмотки 122 также соединены с подключенной к земле низковольтной электронной аппаратурой 130 для генерации импульсов напряжения, как описано здесь.[0064] It should be noted that in the illustrated embodiment, the primary section 122 of the windings 122 is insulated, while the primary section of the 128 windings 122 may not be isolated. It should also be noted that additional transformers may be provided, for example, up to forty or more. Primary windings 122 are also connected to ground-connected low voltage electronic equipment 130 for generating voltage pulses, as described herein.

[0065] Далее следует отметить, что блоки 126 драйвера, соединенные с вторичными обмотками 124, используются для управления коммутацией напряжения, как здесь описано более подробно. Дополнительно также следует отметить, что блоки драйвера могут содержать элементы защиты, при необходимости.[0065] It should further be noted that driver blocks 126 connected to the secondary windings 124 are used to control voltage switching, as described in more detail here. Additionally, it should also be noted that the driver blocks may contain security elements, if necessary.

[0066] Во время работы различные формы осуществления изобретения позволяют управлять двумя или более комплектами устройств, которые могут быть с одним и тем же источником опорного напряжения и/или различными источниками опорного напряжения. Источники опорного напряжения (так же как их число и значение напряжения каждого) могут быть различны при необходимости, а также в зависимости от значения схемных элементов в различных формах осуществления изобретения. Следует отметить, что различные формы осуществления изобретения могут управлять двумя или более комплектами устройств независимо, а также на двух или более различных частотах, хотя частоты являются кратными друг ДРУГУ-[0066] During operation, various forms of the invention make it possible to control two or more sets of devices, which may be with the same voltage reference source and / or different voltage reference sources. The sources of the reference voltage (as well as their number and voltage value of each) can be different if necessary, as well as depending on the value of the circuit elements in various forms of carrying out the invention. It should be noted that various forms of the invention can control two or more sets of devices independently, as well as at two or more different frequencies, although the frequencies are multiples of each other

[0067] Различные формы осуществления изобретения предлагают способ 150, как показано на фиг. 11, для управления коммутацией напряжения, например, для управления переключением множества устройств, которые подключаются к различным напряжениям, являющимся в некоторых формах осуществления изобретения высокими напряжениями (например, 10 кВ или выше). Способ 150 включает посылку одного или более импульсов напряжения через первичную обмотку одного или более трансформаторов, как описано здесь. Импульсы напряжения имеют такую полярность, чтобы включать одно из двух устройств коммутации в некоторых формах осуществления изобретения. В пассивном устройстве управления, как описано здесь, устройство коммутации выключается прекращением посылки импульсов напряжения. В активном устройстве управления импульсы напряжения обеспечивают сигналы питания для устройств коммутации от внутриплатного источника питания. В этой форме осуществления изобретения один или более импульсов управляющего сигнала (например, нечетное или четное число импульсов) могут посылаться, чтобы включать или выключать устройства коммутации. Дополнительно, может посылаться импульс сигнала сброса, чтобы возвратить переключение к заданному по умолчанию рабочему режиму, например, заданному по умолчанию рабочему режиму триггера, как описано здесь.[0067] Various embodiments of the invention provide a method 150 as shown in FIG. 11, for controlling voltage switching, for example, for controlling switching of a plurality of devices that are connected to various voltages, which in some forms of the invention are high voltages (for example, 10 kV or higher). Method 150 includes sending one or more voltage pulses through the primary of one or more transformers, as described herein. The voltage pulses are of such polarity to include one of the two switching devices in some forms of implementation of the invention. In a passive control device, as described here, the switching device is turned off by stopping the sending of voltage pulses. In an active control device, voltage pulses provide power signals for switching devices from an on-board power source. In this embodiment, one or more pulses of a control signal (e.g., an odd or even number of pulses) may be sent to turn on or off the switching devices. Additionally, a reset signal pulse may be sent to return the switch to the default operating mode, for example, the default operating mode of the trigger, as described here.

[0068] Различные формы осуществления изобретения могут быть реализованы в различных системах, использующих источники высокого напряжения. Например, различные формы осуществления изобретения могут быть реализованы в связи с системой СТ-отображения, как показано на фиг. 12 и 13, или системой рентгенографии, как показано на фиг. 14, которая может быть радиографической или рентгеновской системой с применением томосинтеза.[0068] Various forms of the invention may be implemented in various systems using high voltage sources. For example, various embodiments of the invention may be implemented in connection with a CT display system, as shown in FIG. 12 and 13, or a radiography system as shown in FIG. 14, which may be a radiographic or x-ray system using tomosynthesis.

[0069] В частности на фиг. 12 приведено наглядное представление системы 270 СТ-отображения. На фиг. 13 изображена блок-схема системы 270 СТ-отображения, показанной на фиг. 8. В примере осуществления система 270 СТ-отображения показана как содержащая гантри 272, характерную для системы СТ-отображения "третьего поколения". Гантри 272 имеет источник 274 рентгеновского излучения, который проецирует конический рентгеновский луч 276 к матрице 278 детектора на противоположной стороне гантри 272.[0069] In particular, in FIG. 12 is a graphical representation of an ST display system 270. In FIG. 13 is a block diagram of a CT display system 270 shown in FIG. 8. In an embodiment, the CT display system 270 is shown as containing a gantry 272 characteristic of a “third generation” CT display system. Gantry 272 has an X-ray source 274 that projects a conical X-ray beam 276 to a detector array 278 on the opposite side of the Gantry 272.

[0070] Матрица 278 детектора сформирована множеством строк детектора (не показанных), содержащих множество детекторных элементов 280, которые вместе считывают проецируемые рентгеновские лучи, пропускаемые объектом, таким как медицинский пациент 282 или часть багажа. Каждый детекторный элемент 280 формирует электрический сигнал, который представляет интенсивность падающего рентгеновского излучения и, следовательно, ослабление луча, когда он проходит через объект или пациента 282. Система 270 отображения, имеющая мультисрезовый детектор 278, способна предоставлять множество изображений, представляющих объем объекта 282. Каждое изображение из множества изображений соответствует отдельному срезу ("слайсу") объема. "Толщина" или апертура среза зависит от высоты строк детектора.[0070] The detector matrix 278 is formed by a plurality of detector lines (not shown) containing a plurality of detector elements 280 that together read projected x-rays transmitted by an object, such as a medical patient 282 or a piece of baggage. Each detector element 280 generates an electrical signal that represents the intensity of the incident x-ray and, therefore, the attenuation of the beam when it passes through an object or patient 282. A display system 270 having a multislice detector 278 is capable of providing a plurality of images representing the volume of the object 282. Each an image from a plurality of images corresponds to a separate slice (“slice”) of the volume. The "thickness" or slice aperture depends on the height of the detector lines.

[0071] В течение сканирования для получения данных рентгеновского проецирования вращающаяся часть (не показана) в гантри 272 и смонтированные на ней компоненты вращаются вокруг центра 284 вращения. На фиг. 13 показана только одна строка детекторных элементов 280 (то есть строка детектора). Однако матрица 278 мультисрезового детектора содержит множество параллельных строк из детекторных элементов 280 так, что данные проецирования, соответствующие геометрии конического луча, во время сканирования могут получаться одновременно.[0071] During the scan to obtain x-ray projection data, the rotating part (not shown) in gantry 272 and its mounted components rotate around the center of rotation 284. In FIG. 13 shows only one row of detector elements 280 (i.e., a row of detector). However, the multislice detector matrix 278 contains a plurality of parallel rows of detector elements 280 so that projection data corresponding to the geometry of the conical beam can be obtained simultaneously during scanning.

[0072] Вращение гантри 272 и работа источника радиации 274 управляются механизмом 286 управления. Механизм 286 управления содержит рентгеновский контроллер 288 и генератор 290, который подает сигналы питания и синхронизации на источник 274 рентгеновского излучения (например, использующий пассивный блок 30 драйвера или активный блок 80 драйвера) и контроллер 292 двигателя гантри, который управляет угловой скоростью и позицией вращающейся части гантри 272. Система 294 получения данных (Data Acquisition System, DAS) в механизме 286 управления осуществляет выборку аналоговых данных от детекторных элементов 280 и преобразует данные в цифровые сигналы для последующей обработки. Восстановитель 296 изображения принимает выборочные и оцифрованные данные измерения от системы DAS 294 и выполняет высокоскоростное восстановление изображения. Восстановленное изображение применяется как входной сигнал для компьютера 298, который сохраняет изображение в запоминающем устройстве 300 большой емкости. Хотя показанный как отдельное устройство, восстановитель 296 изображения может представлять собой специализированные аппаратные средства, расположенные внутри компьютера 298, или программу, исполняемую в компьютере 298.[0072] The rotation of the gantry 272 and the operation of the radiation source 274 are controlled by a control mechanism 286. The control mechanism 286 comprises an X-ray controller 288 and a generator 290 that supplies power and timing signals to an X-ray source 274 (e.g., using a passive driver unit 30 or an active driver unit 80) and a gantry engine controller 292 that controls the angular velocity and position of the rotating part gantry 272. The Data Acquisition System (DAS) 294 in the control mechanism 286 selects analog data from the detector elements 280 and converts the data into digital signals for subsequent her processing. The image recovery unit 296 receives the sampled and digitized measurement data from the DAS 294 system and performs high-speed image recovery. The reconstructed image is used as input to a computer 298, which stores the image in a mass storage device 300. Although shown as a separate device, the image recovery unit 296 may be specialized hardware located inside the computer 298, or a program executed on the computer 298.

[0073] Компьютер 298 также принимает команды и параметры сканирования от оператора через пульт 302, который имеет клавиатуру и/или другое пользовательское устройство(-а) ввода. Связанная система 304 отображения позволяет оператору наблюдать восстановленное изображение и другие данные от компьютера 298. Подаваемые оператором команды и параметры используются компьютером 298, чтобы подавать управляющие сигналы и информацию для системы DAS 294, рентгеновского контроллера 288, генератора 290 и контроллера 292 двигателя гантри. Кроме того, компьютер 298 управляет контроллером 306 двигателя стола, который управляет моторизованным столом 308, чтобы позиционировать пациента 182 или объект в гантри 272. Стол 308 перемещает части пациента 272 сквозь отверстие 310 гантри.[0073] Computer 298 also receives scan commands and parameters from an operator through a remote control 302 that has a keyboard and / or other user input device (s). The associated display system 304 allows the operator to observe the reconstructed image and other data from the computer 298. The commands and parameters supplied by the operator are used by the computer 298 to provide control signals and information for the DAS system 294, the X-ray controller 288, the generator 290, and the gantry engine controller 292. In addition, the computer 298 controls the table motor controller 306, which controls the motorized table 308 to position the patient 182 or object in the gantry 272. The table 308 moves parts of the patient 272 through the gantry hole 310.

[0074] В одной форме осуществления изобретения компьютер 298 содержит устройство 312, например, дисковод для чтения компакт-дисков (Compact Disk Read Only Memory, CD-ROM), дисковод для чтения цифровых универсальных дисков (Digital Versatile Disk Read Only Memory, DVD-ROM), или твердотельный жесткий диск для считывания команд и/или данных с машиночитаемого носителя 314, такого как CD-ROM или DVD. Следует понимать, что признается существование других типов подходящих машиночитаемых запоминающих устройств (назовем для примера только два: перезаписываемый компакт-диск (Compact Disk Rewritable, CD-RW) и флэш-память), и что данное описание не предназначено для исключения любого из них. В другой форме осуществления изобретения компьютер 298 выполняет команды, хранящиеся во встроенном программном обеспечении (не показано). Вообще, процессор по меньшей мере в одном из системы DAS 294, восстановителя 296 и компьютера 298, показанных на фиг. 13, программируется для выполнения управляющих команд, чтобы осуществить коммутацию, как здесь описано более подробно. Коммутация не ограничена использованием в системе СТ 270 и может использоваться вместе со многими другими типами и разновидностями систем отображения. В одной форме осуществления изобретения компьютер 298 программируется для выполнения различных функций, чтобы переключать устройства коммутации, описанные здесь, соответственно используемый здесь термин компьютер не ограничен только теми интегральными схемами, упоминаемыми в данной области техники как компьютеры, но широко относится к компьютерам, процессорам, микроконтроллерам, микрокомпьютерам, программируемым логическим контроллерам, специализированным интегральным схемам и другим программируемым схемам.[0074] In one embodiment, computer 298 includes a device 312, for example, a Compact Disk Read Only Memory (CD-ROM) drive, a Digital Versatile Disk Read Only Memory (DVD) drive ROM), or a solid state hard drive for reading commands and / or data from computer-readable media 314, such as a CD-ROM or DVD. It should be understood that the existence of other types of suitable machine-readable storage devices is recognized (let's name for example only two: a rewritable compact disk (Compact Disk Rewritable, CD-RW) and flash memory), and that this description is not intended to exclude any of them. In another embodiment, computer 298 executes instructions stored in firmware (not shown). In general, a processor in at least one of a DAS system 294, a reducing agent 296, and a computer 298 shown in FIG. 13 is programmed to execute control commands to effect switching as described in more detail herein. Switching is not limited to use in the CT 270 system and can be used in conjunction with many other types and varieties of display systems. In one embodiment of the invention, the computer 298 is programmed to perform various functions to switch the switching devices described herein, respectively, the term computer is used here is not limited to only the integrated circuits referred to in the art as computers, but broadly refers to computers, processors, microcontrollers , microcomputers, programmable logic controllers, specialized integrated circuits, and other programmable circuits.

[0075] На фиг. 14 показана система 320 рентгеновского отображения, в которой могут быть реализованы различные формы осуществления изобретения. Система 320 отображения, в общем, содержит рентгеновский детектор 322, имеющий матрицу 324 ячеек детектора, которые определяют участок сканирования, и источник рентгеновского излучения 326. Объект 328, такой как пациент или часть багажа, позиционируется между источником 326 рентгеновского излучения (коммутация напряжения которого может управляться с использованием пассивного блока 30 драйвера или активного блока 80 драйвера) и рентгеновским детектором 322, который может быть одним или более детекторами или модулями детектора. Однако система 320 отображения может сканировать также другие объекты, например, в применениях промышленного контроля. Система 320 отображения также содержит систему 330 получения данных, которая взаимодействует с электронной аппаратурой 332 считывания. Электронная аппаратура 332 считывания может постоянно находиться в рентгеновском детекторе 322 или системе 330 получения данных.[0075] FIG. 14 shows an X-ray imaging system 320 in which various forms of the invention may be implemented. The display system 320 generally comprises an X-ray detector 322 having an array of 324 detector cells that define a scan area, and an X-ray source 326. An object 328, such as a patient or a piece of baggage, is positioned between an X-ray source 326 (voltage switching of which may be controlled using a passive driver unit 30 or an active driver unit 80) and an X-ray detector 322, which may be one or more detectors or detector modules. However, the display system 320 can also scan other objects, for example, in industrial control applications. The display system 320 also includes a data acquisition system 330 that interacts with electronic readout devices 332. The electronic reading equipment 332 may reside in an X-ray detector 322 or a data acquisition system 330.

[0076] В одной форме осуществления изобретения, рентгеновский детектор(-ы) 322 может быть системами плоскопанельных детекторов, такими как плоскопанельный детектор с использованием аморфного кремния, или другим типом цифрового детектора рентгеновских изображений, таким как детектор с прямым преобразованием излучения, которые известны специалистам в данной области техники. В другой форме осуществления изобретения рентгеновский детектор(-ы) 322 может содержать сцинтиллятор с экраном, который располагается перед рентгеновским детектором(-ами) 322.[0076] In one embodiment, the x-ray detector (s) 322 may be flat panel detector systems, such as an amorphous silicon flat panel detector, or another type of digital X-ray image detector, such as a direct radiation conversion detector, which are known to those skilled in the art in the art. In another embodiment, the x-ray detector (s) 322 may include a scintillator with a screen that is located in front of the x-ray detector (s) 322.

[0077] Следует отметить, что система 320 отображения может быть реализована как неподвижная или подвижная система отображения. Кроме того, система 320 отображения может предусматриваться в различных конфигурациях. Например, данные изображения могут генерироваться источником 326 рентгеновского излучения в дискретных фокусах по малой дуге выше объекта, чтобы генерировать видеоинформацию с использованием вычислительных процедур и процессов томографической реконструкции (или может быть в радиографической конфигурации). В других формах осуществления изобретения источник 326 рентгеновского излучения и рентгеновский детектор 322 установлены на противоположных концах гантри 334, которым может быть С-дуга, вращающаяся вокруг объекта 328. Вращающаяся С-дуга представляет собой опорную конструкцию, которая обеспечивает возможность вращения источника 326 рентгеновского излучения и рентгеновского детектора 322 вокруг объекта 328, по существу, по дуге окружности, чтобы получать множество проецируемых изображений объекта 328 под различными углами (например, различные виды или проекции), которые обычно меньше 360°, но в некоторых случаях могут включать полный оборот.[0077] It should be noted that the display system 320 may be implemented as a fixed or movable display system. In addition, the display system 320 may be provided in various configurations. For example, image data can be generated by a source of 326 x-ray radiation in discrete foci along a small arc above the object to generate video information using computational procedures and tomographic reconstruction processes (or may be in a radiographic configuration). In other embodiments, an X-ray source 326 and an X-ray detector 322 are mounted at opposite ends of the gantry 334, which may be a C-arc rotating around object 328. The rotating C-arc is a support structure that allows rotation of the X-ray source 326 and an x-ray detector 322 around an object 328, essentially in an arc of a circle, to obtain a plurality of projected images of the object 328 at different angles (for example, different views s or projections), which are usually less than 360 °, but in some cases may include a full revolution.

[0078] Во время работы объект 328 позиционируется в системе 320 отображения для выполнения сканирования для формирования изображения. Например, источник 326 рентгеновского излучения может позиционироваться выше, ниже или вокруг объекта 328. Например, источник 326 рентгеновского излучения (и рентгеновский детектор(-ы) 322) может перемещаться между различными позициями вокруг объекта 328 с использованием гантри 334. Рентгеновские лучи передаются от источника 326 рентгеновского излучения сквозь объект 328 на рентгеновский детектор(-ы) 322, который детектирует рентгеновские лучи, падающие на него.[0078] During operation, the object 328 is positioned in the display system 320 to perform scanning to form an image. For example, x-ray source 326 may be positioned above, below, or around object 328. For example, x-ray source 326 (and x-ray detector (s) 322) can be moved between different positions around object 328 using gantry 334. X-rays are transmitted from the source 326 x-ray radiation through object 328 to x-ray detector (s) 322, which detects x-rays incident on it.

[0079] Электронная аппаратура 332 считывания может включать плату привязки и регулировки (Reference and Regulation Board, RRB) или другой блок получения данных. Плата RRB может вмещать и подключать модули данных для передачи данных (например, множество видов или проекций) от рентгеновского детектора(-ов) 322 к системе 330 получения данных. Таким образом, электронная аппаратура 332 считывания посылает данные от рентгеновского детектора(-ов) 322 к системе 330 получения данных. Система 330 получения данных формирует изображение из данных и может сохранять, отображать (на дисплее 333) и/или передавать изображение. Например, различные формы осуществления изобретения могут содержать модуль 336 реконструкции изображения, который может быть реализован аппаратными средствами, программными средствами или их комбинацией, что позволяет системе получения данных реконструировать изображения, используя рентгеновские данные (например, радиографические данные или данные томосинтеза), полученные от рентгеновского детектора(-ов) 322, как здесь описано более подробно.[0079] The electronic reading apparatus 332 may include a Reference and Regulation Board (RRB) or other data acquisition unit. The RRB can accommodate and connect data modules for transmitting data (for example, a plurality of views or projections) from the X-ray detector (s) 322 to the data acquisition system 330. Thus, the electronic reading apparatus 332 sends data from the X-ray detector (s) 322 to the data acquisition system 330. The data acquisition system 330 generates an image from the data and can store, display (on the display 333) and / or transmit the image. For example, various embodiments of the invention may comprise an image reconstruction module 336, which may be implemented in hardware, software, or a combination thereof, which allows the data acquisition system to reconstruct images using x-ray data (e.g., radiographic data or tomosynthesis data) obtained from x-ray detector (s) 322, as described here in more detail.

[0080] Одна или более форм осуществления изобретения, описанных здесь, могут использоваться также как устройства коммутации в системе коммутации (например, системе драйверов затворов), которая управляет подачей тока к электрическим машинам, например, в системе драйверов затворов, которые по отдельности управляют подачей различных фаз тока к насосам ESP или другим электрическим машинам. Изобретение упрощает конструкцию и схему драйвера затвора, который пригоден для использования в условиях высокой температуры (например, выше 150°С), не требуя использования высокотемпературных источников питания или интегральных схем драйвера затвора. Устройства, описанные здесь, могут использовать пассивные элементы и надежные сигнальные транзисторы, чтобы управлять электрическими машинами. Изобретение увеличивает надежность устройств коммутации и является масштабируемым для конструкций с различными рабочими напряжениями, таким образом, сокращая или устраняя повторное проектирование драйверов затворов и снижая стоимость их использования.[0080] One or more embodiments of the invention described herein can also be used as switching devices in a switching system (eg, a gate driver system) that controls the supply of current to electrical machines, for example, a gate driver system that individually controls the gate different phases of current to ESP pumps or other electric machines. The invention simplifies the design and circuit of the shutter driver, which is suitable for use in high temperature conditions (for example, above 150 ° C), without requiring the use of high-temperature power supplies or shutter driver integrated circuits. The devices described here can use passive elements and reliable signal transistors to drive electrical machines. The invention increases the reliability of switching devices and is scalable for structures with different operating voltages, thus reducing or eliminating the re-design of gate drivers and reducing the cost of their use.

[0081] В одном аспекте изобретения предлагается несколько топологий блока драйвера затвора для высоковольтных двунаправленных (например, по напряжению и току) твердотельных устройств коммутации, использующих (в одной форме осуществления изобретения) устройства на карбиде кремния (SiC) в жестких условиях эксплуатации, таких как те условия, которые испытывают скважинные переключатели или переключатели для применения в авиации. Устройства коммутации, описанные здесь, могут быть малогабаритными, занимающими малую площадь пассивными элементами с высокой надежностью в условиях высоких температур. Изоляция и синхронизация сигналов между различными устройствами коммутации могут быть достигнуты пассивным высокочастотным трансформатором. Блоки драйвера затвора обеспечивают изменения схемы для получения функций, таких как отрицательное напряжение смещения и высокие скорости отключения.[0081] In one aspect of the invention, several gateway driver block topologies are provided for bi-directional high voltage (eg, voltage and current) solid state switching devices using (in one embodiment of the invention) silicon carbide (SiC) devices under severe operating conditions, such as those conditions experienced by downhole switches or switches for use in aviation. The switching devices described here can be small-sized, occupying a small area with passive elements with high reliability at high temperatures. Isolation and synchronization of signals between different switching devices can be achieved by a passive high-frequency transformer. The gate driver blocks provide circuit changes to provide features such as negative bias voltage and high shut-off speeds.

[0082] В одной форме осуществления изобретения импульсный сигнал высокой частоты может генерироваться на первичной стороне трансформатора, который разветвляет многочисленные сигналы на вторичной стороне трансформатора. Импульсный сигнал может выпрямляться и заряжать емкости затвора, чтобы включать устройства коммутации. Положительные и отрицательные импульсы могут по отдельности управлять множеством устройств коммутации, которые могут быть подключены последовательно в противоположных направлениях. Отрицательное напряжение смещения может генерироваться дополнительным трансформатором. Напряжение смещения может прикладываться к затвору устройства коммутации, чтобы эффективно увеличивать напряжение активации устройства коммутации. Например, напряжение активации устройства коммутации может увеличиваться на абсолютную величину напряжения смещения. Высокотемпературные сигнальные транзисторы могут помогать обеспечивать высокую скорость отключения и уменьшать импеданс цепи затвора, когда устройства коммутации находятся в выключенном состоянии.[0082] In one embodiment, a high frequency pulse signal may be generated on the primary side of the transformer, which branches out numerous signals on the secondary side of the transformer. The pulse signal can be rectified and charge the shutter capacities to enable switching devices. Positive and negative pulses can individually control multiple switching devices that can be connected in series in opposite directions. Negative bias voltage can be generated by an additional transformer. A bias voltage can be applied to the gate of the switching device to effectively increase the activation voltage of the switching device. For example, the activation voltage of the switching device may increase by the absolute value of the bias voltage. High temperature signal transistors can help provide high shutdown speeds and reduce gate impedance when the switching devices are off.

[0083] На фиг. 15 показана система 1500 питания и система 1502 коммутации согласно одной форме осуществления изобретения. Система 1500 питания содержит источник 1504 питания, который подает электроэнергию (например, электрический ток, такой как переменный ток) к многочисленным нагрузкам 1506, 1508 (например, к "Нагрузке №1" и "Нагрузке №2" на фиг. 15). Хотя на фиг. 15 показаны две нагрузки 1506, 1508, альтернативно, больше чем две нагрузки 1506, 1508 или одна нагрузка 1506, 1508 могут быть включены в систему 1500 питания. Нагрузки 1506, 1508 могут представлять собой подземные насосы, которые качают ресурсы (например, нефть, газ, и т.д.) из-под поверхности земли к месту выше поверхности земли. Система 1502 коммутации содержит несколько блоков 1510 коммутации (например, блоки 1510А-С коммутации), которые управляют подачей тока от источника 1504 питания к нагрузкам 1506, 1508. В одной форме осуществления изобретения блоки 1510 коммутации содержат схемы драйверов затворов и устройства коммутации, которые являются такими же, как схемы 36 драйверов затворов и устройства 38 коммутации, описанные выше, или аналогичными им. Источник 1504 питания может быть гальванически соединен с блоками 1510 коммутации кабелями 1512, 1514 и 1516. В показанной форме осуществления изобретения источник 1504 питания подает различные фазы переменного тока по различным кабелям 1512, 1514 и 1516. Например, первая фаза переменного тока может подаваться от источника 1504 питания к блоку 1510А коммутации, другая, вторая, фаза переменного тока может подаваться от того же источника 1504 питания к блоку 1510В коммутации, и еще одна, третья, фаза переменного тока может подаваться от того же источника 1504 питания к блоку 1510С коммутации.[0083] FIG. 15 shows a power system 1500 and a switching system 1502 according to one embodiment of the invention. The power system 1500 comprises a power source 1504 that supplies electric power (e.g., electric current, such as alternating current) to multiple loads 1506, 1508 (e.g., to "Load No. 1" and "Load No. 2" in FIG. 15). Although in FIG. 15 shows two loads 1506, 1508, alternatively, more than two loads 1506, 1508, or one load 1506, 1508 may be included in power system 1500. Loads 1506, 1508 can be underground pumps that pump resources (such as oil, gas, etc.) from beneath the surface of the earth to a place above the surface of the earth. The switching system 1502 comprises several switching units 1510 (e.g., switching units 1510A-C) that control the supply of current from a power source 1504 to loads 1506, 1508. In one embodiment of the invention, the switching units 1510 comprise gate driver circuits and switching devices that are the same as the gate driver driver circuits 36 and the switching devices 38 described above, or the like. The power source 1504 can be galvanically connected to the switching units 1510 by cables 1512, 1514 and 1516. In the shown embodiment, the power source 1504 supplies various phases of alternating current through different cables 1512, 1514 and 1516. For example, the first phase of alternating current can be supplied from the source 1504 power supply to the switching unit 1510A, another, second, alternating current phase can be supplied from the same source 1504 power to the switching unit 1510B, and another, third, alternating current phase can be supplied from the same power source 1504 oku 1510S switch.

[0084] Блоки 1510 коммутации могут включать двунаправленные модули 1518 коммутации (например, модули 1518A-F). Модули 1518 коммутации могут упоминаться как пассивные блоки драйвера, подобные или идентичные пассивному блоку 30 драйвера, показанному на фиг. 2. Модули 1518 коммутации гальванически соединены с нагрузками 1506, 1508 проводами или кабелями 1520 (например, проводами 1520A-F). В показанной форме осуществления изобретения каждый из блоков 1510 коммутации содержит четыре модуля 1518 коммутации. Альтернативно, блоки 1510 коммутации могут содержать различное количество модулей 1518 коммутации или единственный модуль 1518 коммутации.[0084] Switching units 1510 may include bi-directional switching modules 1518 (eg, modules 1518A-F). Switching modules 1518 may be referred to as passive driver blocks similar or identical to the passive driver block 30 shown in FIG. 2. The switching modules 1518 are galvanically connected to the loads 1506, 1508 by wires or cables 1520 (for example, wires 1520A-F). In the illustrated embodiment, each of the switching units 1510 comprises four switching units 1518. Alternatively, the switching units 1510 may comprise a different number of switching units 1518 or a single switching unit 1518.

[0085] Модули 1518 коммутации могут содержать многочисленные устройства коммутации, которые могут находиться в замкнутом (например, проводящем) и разомкнутом (например, непроводящем) состоянии, чтобы управлять прохождением тока между источником 1504 питания и одной или более нагрузками 1506, 1508. Например, каждая пара модулей 1518 коммутации может работать как ключ, чтобы отключать прохождение тока или проводить электрический ток через пару модулей 1518 коммутации. Модуль 1518А коммутации в блоке 1510А коммутации может замыкаться, чтобы проводить первую фазу электрического тока, подаваемую от источника 1504 питания (например, по кабелю 1512) к первой нагрузке 1506 по проводу 1520А. Модуль 1518А коммутации в блоке 1510А коммутации может размыкаться, чтобы прекращать протекание первой фазы электрического тока, подаваемой от источника 1504 питания (например, по кабелю 1512) к нагрузке 1506 по проводу 1520А. Модуль 1518В коммутации в блоке 1510А коммутации может замыкаться, чтобы проводить первую фазу электрического тока, подаваемого от источника 1504 питания (например, по кабелю 1512) ко второй нагрузке 1508 по проводу 1520D. Модуль 1518В коммутации в блоке 1510А коммутации может размыкаться, чтобы прекращать протекание первой фазы электрического тока, подаваемой от источника 1504 питания по кабелю 1512 ко второй нагрузке 1508 по проводу 1520D.[0085] Switching modules 1518 may include multiple switching devices that can be in a closed (eg, conductive) and open (eg, non-conductive) state to control the passage of current between the power source 1504 and one or more loads 1506, 1508. For example, each pair of switching modules 1518 can act as a key to disable the passage of current or conduct electric current through a pair of switching modules 1518. The switching module 1518A in the switching unit 1510A may be closed to conduct the first phase of the electric current supplied from the power supply 1504 (for example, via cable 1512) to the first load 1506 through the wire 1520A. The switching module 1518A in the switching unit 1510A may open to stop the first phase of the electric current supplied from the power source 1504 (for example, via cable 1512) to the load 1506 via wire 1520A. The switching module 1518B in the switching unit 1510A may be closed to conduct a first phase of an electric current supplied from a power source 1504 (e.g., via cable 1512) to a second load 1508 via wire 1520D. The switching module 1518B in the switching unit 1510A may be opened to stop the first phase of the electric current supplied from the power supply 1504 via the cable 1512 to the second load 1508 via the wire 1520D.

[0086] Модули 1518С коммутации в блоке 1510В коммутации могут замыкаться, чтобы проводить другую, вторую, фазу электрического тока, подаваемую от источника 1504 питания (например, по кабелю 1514), к первой нагрузке 1506 по проводу 1520В. Модуль 1518С коммутации в блоке 1510В коммутации может размыкаться, чтобы прекращать протекание второй фазы электрического тока, подаваемой от источника 1504 питания (например, по кабелю 1514), к нагрузке 1506 по проводу 1520В. Модуль 1518D коммутации в блоке 1510В коммутации может замыкаться, чтобы проводить вторую фазу электрического тока, подаваемую от источника 1504 питания (например, по кабелю 1514), ко второй нагрузке 1508 по проводу 1520Е. Модуль 1518D коммутации в блоке 1510В коммутации может размыкаться, чтобы прекращать протекание второй фазы электрического тока, подаваемой от источника 1504 питания по кабелю 1514, ко второй нагрузке 1508 по проводу 1520Е.[0086] The switching modules 1518C in the switching unit 1510B may be closed to conduct another, second, phase of an electric current supplied from a power source 1504 (for example, via cable 1514) to a first load 1506 via a 1520V wire. The switching module 1518C in the switching unit 1510B may open to stop the second phase of the electric current supplied from the power supply 1504 (for example, via cable 1514) to the load 1506 via the 1520V wire. The switching module 1518D in the switching unit 1510B may be closed to conduct a second phase of electric current supplied from a power source 1504 (e.g., via cable 1514) to a second load 1508 via wire 1520E. The switching module 1518D in the switching unit 1510B may open to stop the second phase of the electric current supplied from the power supply 1504 via the cable 1514 to the second load 1508 via the wire 1520E.

[0087] Модуль 1518Е коммутации в блоке 1510С коммутации может замыкаться, чтобы проводить еще одну, третью, фазу электрического тока, подаваемую от источника 1504 питания (например, по кабелю 1516), к первой нагрузке 1506 по проводу 1520С. Модуль 1518Е коммутации в блоке 1510С коммутации может размыкаться, чтобы прекращать протекание третьей фазы электрического тока, подаваемой от источника 1504 питания (например, по кабелю 1516), к нагрузке 1506 по проводу 1520С. Модуль 1518F коммутации в блоке 1510С коммутации может замыкаться, чтобы проводить третью фазу электрического тока, подаваемую от источника 1504 питания (например, по кабелю 1516), ко второй нагрузке 1508 по проводу 1520F. Модуль 1518F коммутации в блоке 1510С коммутации может размыкаться, чтобы прекращать протекание третьей фазы электрического тока, подаваемого от источника 1504 питания по кабелю 1516, ко второй нагрузке 1508 по проводу 1520F. Альтернативно, единственный модуль 1518 коммутации может размыкаться или замыкаться для прекращения прохождения или подачи, соответственно, фазы электрического тока от одного из кабелей 1512, 1514, 1516 к одному из проводов 1520.[0087] The switching module 1518E in the switching unit 1510C may be closed to conduct another, third, phase of the electric current supplied from the power supply 1504 (for example, via cable 1516) to the first load 1506 via wire 1520C. The switching module 1518E in the switching unit 1510C may open to stop the third phase of the electric current supplied from the power supply 1504 (for example, via cable 1516) to the load 1506 through the wire 1520C. The switching module 1518F in the switching unit 1510C may be closed to conduct the third phase of the electric current supplied from the power source 1504 (for example, via cable 1516) to the second load 1508 via the wire 1520F. The switching module 1518F in the switching unit 1510C may open to stop the third phase of the electric current supplied from the power supply 1504 through the cable 1516 to the second load 1508 through the wire 1520F. Alternatively, a single switching module 1518 may open or close to stop the passage or supply, respectively, of the phase of electric current from one of the cables 1512, 1514, 1516 to one of the wires 1520.

[0088] Модули 1518 коммутации размыкаются или замыкаются на основании сигналов управления затвором, подаваемых (или не подаваемых) к устройствам коммутации в модулях 1518 коммутации блоков 1510 коммутации. Управляя тем, какие устройства коммутации в модулях 1518 коммутации являются разомкнутыми или замкнутыми в разное время, можно управлять подачей различных фаз тока от источника 1504 питания к нагрузкам 1506, 1508. Блоки 1510 коммутации могут быть надежными полупроводниковыми устройствами, которые могут противостоять и продолжать работать в условиях высокой температуры и высокого давления (например, температуры по меньшей мере 150-200°С и/или давления по меньшей мере 130000 кПа). В этом аспекте устройства коммутации в модулях 1518 коммутации содержат полевые транзисторы со структурой метал-окисел-полупроводник (MOSFET), которые сформированы из карбида кремния (SiC). Альтернативно, устройства коммутации могут быть твердотельными устройствами коммутации другого типа и/или могут быть сформированы из другого материала.[0088] The switching modules 1518 are opened or closed based on the gate control signals supplied (or not supplied) to the switching devices in the switching modules 1518 of the switching units 1510. By controlling which switching devices in the switching modules 1518 are open or closed at different times, it is possible to control the supply of different phases of the current from the power source 1504 to the loads 1506, 1508. The switching units 1510 can be reliable semiconductor devices that can withstand and continue to operate in conditions of high temperature and high pressure (for example, a temperature of at least 150-200 ° C and / or a pressure of at least 130,000 kPa). In this aspect, the switching devices in the switching modules 1518 comprise metal-oxide-semiconductor field effect transistors (MOSFETs) that are formed of silicon carbide (SiC). Alternatively, the switching devices may be solid state switching devices of a different type and / or may be formed from another material.

[0089] На фиг. 16 показан один из модулей 1518 коммутации, приведенных на фиг. 15, согласно одной форме осуществления изобретения. Работа модуля 1518 коммутации, как описано здесь, может повторяться и независимо управляться (относительно другого модуля 1518 коммутации в системе 1502 коммутации (показанной на фиг. 15), чтобы независимо управлять временным процессом подачи различных фаз тока от источника 1504 питания к различным нагрузкам 1506, 1508, как описано выше.[0089] FIG. 16 shows one of the switching modules 1518 shown in FIG. 15, in accordance with one embodiment of the invention. The operation of the switching module 1518, as described here, can be repeated and independently controlled (relative to another switching module 1518 in the switching system 1502 (shown in FIG. 15), to independently control the temporal process of supplying different phases of the current from the power source 1504 to different loads 1506, 1508 as described above.

[0090] Модуль 1518 коммутации по выбору может упоминаться как пассивный блок драйвера. Модуль 1518 коммутации может содержать два или более пассивных блоков 30 драйвера, показанных на фиг. 1. Модуль 1518 коммутации может использоваться для управления множеством устройств, плавающих при множестве напряжений. Например, некоторые формы осуществления изобретения обеспечивают управление переключателями одновременно или параллельно, когда переключатели связываются с высокими напряжениями, включая случай, когда они связываются с множеством высоких напряжений. При применении на практике одной или более форм осуществления изобретения управление переключателями для напряжений, прикладываемых или подключаемых к множеству устройств, может быть упрощено, включая наличие средств управления с меньшим количеством компонентов и менее сложных. При применении на практике одной или более форм осуществления изобретения множество переключателей (например, два переключателя) могут независимо управляться одной обмоткой трансформатора. Таким образом, в различных формах осуществления изобретения одно или более средств управления или функций могут выполняться с использованием одного компонента, такого как один трансформатор или обмотка трансформатора. Соответственно, уменьшенное число трансформаторов или других управляющих устройств может использоваться в различных формах осуществления изобретения. Кроме того, уменьшенная стоимость или размер трансформаторов могут обеспечиваться в некоторых формах осуществления изобретения. Например, в схемах высокого напряжения стоимость и размер трансформаторов, прежде всего, зависят от используемой высоковольтной изоляции, которая может быть уменьшена при применении на практике одной или более форм осуществления изобретения.[0090] Optionally, the switching module 1518 may be referred to as a passive driver unit. The switching module 1518 may comprise two or more passive driver blocks 30 shown in FIG. 1. Switching module 1518 can be used to control multiple devices floating at multiple voltages. For example, some forms of the invention provide control of the switches simultaneously or in parallel when the switches are connected to high voltages, including the case when they are connected to a plurality of high voltages. When practicing one or more embodiments of the invention, controlling switches for voltages applied or connected to a plurality of devices can be simplified, including having controls with fewer components and less complex ones. When practicing one or more embodiments of the invention, a plurality of switches (e.g., two switches) can be independently controlled by a single transformer winding. Thus, in various embodiments, one or more controls or functions may be performed using a single component, such as a single transformer or transformer winding. Accordingly, a reduced number of transformers or other control devices can be used in various forms of carrying out the invention. In addition, the reduced cost or size of the transformers may be provided in some embodiments of the invention. For example, in high voltage circuits, the cost and size of transformers primarily depend on the high voltage insulation used, which can be reduced by putting into practice one or more embodiments of the invention.

[0091] Модуль 1518 коммутации может использоваться, чтобы управлять подачей питания от трансформатора 32, имеющего первичную обмотку 33 и многочисленные вторичные обмотки 34 (например, вторичные обмотки 34А, 34В). Первичная обмотка 33 трансформатора 32 гальванически соединена по меньшей мере с одним из кабелей 1512, 1514, 1516 (показанных на фиг. 15), чтобы принимать электрический ток от источника 1504 питания. Модуль 1518 коммутации содержит схемы 1602 драйверов затворов (например, схемы 1602А, 1602В), которые могут быть подобны схеме 36 драйвера затвора, показанной на фиг. 2.[0091] The switching module 1518 can be used to control the power supply from a transformer 32 having a primary winding 33 and multiple secondary windings 34 (eg, secondary windings 34A, 34B). The primary winding 33 of the transformer 32 is galvanically connected to at least one of the cables 1512, 1514, 1516 (shown in FIG. 15) to receive electric current from a power source 1504. The switching module 1518 includes gate driver circuits 1602 (e.g., circuits 1602A, 1602B), which may be similar to the gate driver circuit 36 shown in FIG. 2.

[0092] Схемы 1602 драйверов затворов управляют энергией, подаваемой во множество устройств 1606 коммутации (например, устройств коммутации 1606A-D), которые показаны как IGBT. Однако должно быть понятно, что могут использоваться различные устройства коммутации, например MOSFET или различные типы транзисторов. Дополнительно, следует отметить, что устройства коммутации могут быть изготовлены с использованием кремния (Si), карбида кремния (SiC), нитрида галлия (GaN) или любого другого материала, подходящего для формирования управляемых полупроводниковых устройств. В различных формах осуществления изобретения схема 1602 драйвера затвора управляет сигналами управления, которые подаются на затворы 1608 устройств 1606 коммутации.[0092] Gate driver circuits 1602 control the energy supplied to a plurality of switching devices 1606 (eg, switching devices 1606A-D), which are shown as IGBTs. However, it should be understood that various switching devices, such as MOSFETs or various types of transistors, can be used. Additionally, it should be noted that the switching devices can be made using silicon (Si), silicon carbide (SiC), gallium nitride (GaN) or any other material suitable for forming controlled semiconductor devices. In various embodiments, the gate driver circuit 1602 controls the control signals that are provided to the gates 1608 of the switching devices 1606.

[0093] Схемы 1602 драйверов затворов содержат диоды 42 (например, диоды 42А, 42В), соединенные через диоды 54 (например, диоды 54А, 54В) с конденсаторами 44 (например, конденсаторами 44А, 44В), которые подключены параллельно резисторам 46 (например, резисторам 46А, 46В). Эта схема параллельного подключения показана как включенная параллельно вторичным обмоткам 34 трансформатора 32. Эти компоненты соединяются как различные группы компонентов параллельно затворам 1608 и эмиттерам 1610 устройств 1606 коммутации. Например, первая группа компонентов, которая содержит диод 42А, диод 54А, резистор 46А и конденсатор 44А, подключена параллельно затвору 1608 и эмиттеру 1610 устройства 1606А коммутации в схеме 1602А драйвера затвора, а вторая группа компонентов, которая содержит диод 42В, диод 54В, резистор 46В и конденсатор 44В, подключена параллельно затвору 1608 и эмиттеру 1610 устройства 1606В коммутации в схеме 1602В драйвера затвора. Как показано на фиг. 16, третья группа компонентов, которая содержит диод 42А, диод 54А, резистор 46А и конденсатор 44А, подключена параллельно затвору 1608 и эмиттеру 1610 устройства 1606С коммутации в схеме 1602В драйвера затвора, а четвертая группа компонентов, которая содержит диод 42В, диод 54В, резистор 46В и конденсатор 44В, подключена параллельно затвору 1608 и эмиттеру 1610 устройства 1606D коммутации в схеме 1602В драйвера затвора.[0093] The gate driver circuits 1602 comprise diodes 42 (eg, diodes 42A, 42B) connected through diodes 54 (eg, diodes 54A, 54B) to capacitors 44 (eg, capacitors 44A, 44B) that are connected in parallel with resistors 46 (eg , resistors 46A, 46B). This parallel wiring diagram is shown as being connected in parallel with the secondary windings 34 of the transformer 32. These components are connected as different groups of components parallel to the gates 1608 and emitters 1610 of the switching devices 1606. For example, a first group of components that contains a diode 42A, a diode 54A, a resistor 46A, and a capacitor 44A are connected in parallel with the gate 1608 and the emitter 1610 of the switching device 1606A in the gate driver circuit 1602A, and a second group of components that contains the diode 42B, diode 54B, the resistor 46B and a capacitor 44B connected in parallel with the gate 1608 and the emitter 1610 of the switching device 1606B in the gate driver circuit 1602B. As shown in FIG. 16, a third group of components, which contains a diode 42A, a diode 54A, a resistor 46A and a capacitor 44A, is connected in parallel with the gate 1608 and the emitter 1610 of the switching device 1606C in the gate driver circuit 1602B, and a fourth group of components that contains the diode 42B, diode 54B, the resistor 46B and a capacitor 44B connected in parallel with the gate 1608 and the emitter 1610 of the switching device 1606D in the gate driver circuit 1602B.

[0094] Дополнительные диоды 52 (например, диоды 52А, 52В) также подключены между эмиттерами 1610 и коллекторами 1624 устройств 1606 коммутации. Например, диод 52А может быть подключен между эмиттером 1610 и коллектором 1624 устройства 1606А коммутации, а диод 52В может быть подключен между эмиттером 1610 и коллектором 1624 устройства 1606В коммутации, чтобы завершить схему. Диоды 52 также подключены между эмиттерами 1610 и коллекторами 1624 устройств коммутации 1606С, 1606D, как показано на фиг. 16. Следует отметить, что в некоторых формах осуществления изобретения устройства 1606 коммутации могут быть включены, например, в конфигурации с общим эмиттером.[0094] Additional diodes 52 (eg, diodes 52A, 52B) are also connected between emitters 1610 and collectors 1624 of switching devices 1606. For example, a diode 52A can be connected between the emitter 1610 and the collector 1624 of the switching device 1606A, and a diode 52B can be connected between the emitter 1610 and the collector 1624 of the switching device 1606B to complete the circuit. Diodes 52 are also connected between emitters 1610 and collectors 1624 of switching devices 1606C, 1606D, as shown in FIG. 16. It should be noted that in some embodiments of the invention, switching devices 1606 may be included, for example, in a common emitter configuration.

[0095] Диоды 42А, 42В и диоды 52А, 52В в каждой из групп компонентов соединены встречно, они показаны как имеющие аноды, соединенные друг с другом так, чтобы диоды 42А, 42В ограничивали прохождение тока в противоположных направлениях, а диоды 52А, 52В также ограничивали прохождение тока в противоположных направлениях, как показано на фиг. 16. Диоды 54 включены между диодами 42 и резисторами 46, и между диодами 42 и конденсаторами 44. В частности, катоды диодов 42А и 42В соединены с анодами диодов 54А и 54В, соответственно.[0095] Diodes 42A, 42B and diodes 52A, 52B in each of the groups of components are connected in opposite directions, they are shown as having anodes connected to each other so that the diodes 42A, 42B restrict the flow of current in opposite directions, and the diodes 52A, 52B also limited current flow in opposite directions, as shown in FIG. 16. Diodes 54 are connected between the diodes 42 and the resistors 46, and between the diodes 42 and the capacitors 44. In particular, the cathodes of the diodes 42A and 42B are connected to the anodes of the diodes 54A and 54B, respectively.

[0096] Во время работы источник 1504 питания может подавать положительное импульсное напряжение 1700 по кабелю 1512, 1514 и 1516 на первичную обмотку 33 трансформатора 32. На фиг. 17 показан один пример положительного импульсного напряжения 1700. Положительное импульсное напряжение 1700 показано рядом с горизонтальной осью 1702, представляющей время, и вертикальной осью 1704, представляющей амплитуду положительного напряжения.[0096] During operation, the power supply 1504 can supply a positive surge voltage 1700 via cable 1512, 1514 and 1516 to the primary winding 33 of the transformer 32. In FIG. 17 shows one example of a positive pulse voltage 1700. A positive pulse voltage 1700 is shown adjacent to the horizontal axis 1702 representing time and the vertical axis 1704 representing the amplitude of the positive voltage.

[0097] Это положительное импульсное напряжение может вызвать приложение положительного потенциала к одному концу 1626 первичной обмотки 33 или около него и приложение отрицательного потенциала к противоположному концу 1628 первичной обмотки 33 или около него. Трансформатор 32 передает эти потенциалы на вторичные обмотки 34 так, что первый конец 1630 вторичной обмотки 34А и первый конец 1632 вторичной обмотки 34 В имеют положительные потенциалы, а противоположные вторые концы 1634, 1636 вторичных обмоток 34А, 34В имеют отрицательные потенциалы.[0097] This positive surge voltage can cause a positive potential to be applied to or near one end 1626 of the primary winding 33 and a negative potential to be applied to or opposite the opposite end 1628 of the primary winding 33. A transformer 32 transfers these potentials to the secondary windings 34 so that the first end 1630 of the secondary winding 34A and the first end 1632 of the secondary winding 34B have positive potentials and the opposite second ends 1634, 1636 of the secondary windings 34A, 34B have negative potentials.

[0098] Относительно схемы 1602А драйвера затвора положительное импульсное напряжение подается как ток через диод 54А к конденсатору 44А, чтобы заряжать этот конденсатор 44А. Источник 1504 питания может содержать контроллер 1522 и/или управляться им, при этом контроллер 1522 может представлять собой схемы аппаратных средств, включающих и/или связанных с одним или более процессорами (например, микропроцессорами, программируемыми пользователем матрицами логических элементов, интегральными схемами или другими электронными устройствами на основе логических схем) и/или устройствами ввода (например, кнопками, переключателями, клавиатурами и т.д.), которые управляют импульсами, напряжениями, токами, переключателями (например, механическим выключателем 2506, показанным на фиг. 25 и описанным ниже), подводимыми к различным схемам 1602 драйверов затворов в модулях 1518 коммутации, показанных на фиг. 15.[0098] Regarding the gate driver circuit 1602A, a positive pulse voltage is supplied as current through the diode 54A to the capacitor 44A to charge this capacitor 44A. The power source 1504 may comprise and / or be controlled by a controller 1522, wherein the controller 1522 may be hardware circuits including and / or associated with one or more processors (e.g., microprocessors, user-programmable logic element arrays, integrated circuits, or other electronic devices based on logic circuits) and / or input devices (e.g. buttons, switches, keyboards, etc.) that control pulses, voltages, currents, switches (e.g. example, by a mechanical switch 2506 shown in Fig. 25 and described below), supplied to various gate driver circuits 1602 in the switching modules 1518 shown in Fig. fifteen.

[0099] Ток проходит от конденсатора 44А через диод 42В назад к вторичной обмотке 34А трансформатора 32. Конденсаторы 44А и 44В в схемах 1602А, 1602В драйверов затворов могут заряжаться до уровня напряжения, который равен или выше порогового напряжения VC заряженного состояния, которое является достаточно большим, чтобы приложить напряжение к затвору 1608 устройства 1606А коммутации и заставить устройство 1606А коммутации активироваться (например, замкнуться) и проводить ток через устройство 1606А коммутации на его коллектор 1624. Например, состояние зарядного напряжения может быть больше, чем напряжение активации устройства 1606А коммутации. Напряжение активации может составлять пятнадцать вольт в одной форме осуществления изобретения. Альтернативно, напряжение активации может быть большим или меньшим.[0099] The current flows from the capacitor 44A through the diode 42B back to the secondary winding 34A of the transformer 32. The capacitors 44A and 44B in the gate driver circuits 1602A, 1602B can be charged to a voltage level that is equal to or higher than the threshold voltage threshold voltage V C , which is sufficient large to apply voltage to the gate 1608 of the switching device 1606A and causing the switching device 1606A to activate (eg, to close) and conduct current through the switching device 1606A to its collector 1624. For example, the state of the charger the voltage may be greater than the activation voltage of the switching device 1606A. The activation voltage may be fifteen volts in one embodiment of the invention. Alternatively, the activation voltage may be greater or less.

[00100] Ток тогда может подаваться из схемы 1602А драйвера затвора и модуля 1518 коммутации через проводящую магистраль 1638, которая может представлять собой один или более проводов 1520 (показанных на фиг. 15) или быть гальванически соединена с ними. Фаза тока, проходящего через схему 1602А драйвера затвора, тогда может проходить к одной или более нагрузкам 1506, 1508 (показанным на фиг. 15) через соответствующий провод 1520.[00100] The current can then be supplied from the gate driver circuit 1602A and the switching module 1518 through a conductive line 1638, which may be one or more wires 1520 (shown in FIG. 15) or galvanically connected to them. The phase of the current passing through the gate driver circuit 1602A can then pass to one or more loads 1506, 1508 (shown in FIG. 15) through the corresponding wire 1520.

[00101] Источник 1504 питания может остановить подачу положительного импульсного напряжения на трансформатор 32 и, следовательно, остановить зарядку конденсатор 44А в схеме 1602А драйвера затвора. Энергия, которая хранится в конденсаторе 44А, может тогда выделиться из конденсатора 44А как ток разряда. Ток разряда может пройти в контур между конденсатором 44А и резистором 46А в схеме 1602А драйвера затвора, чтобы рассеять эту накопленную энергию. Реагируя на это, напряжение (VC) заряженного состояния на конденсаторе 44А падает ниже напряжения активации устройства 1606А коммутации, устройство 1606А коммутации может деактивироваться (например, разомкнуться) и прекратить подачу тока к проводящей магистрали 1638. В результате, фаза тока, проходящего через схему 1602А драйвера затвора к одной или более нагрузкам 1506, 1508 через одну или более магистралей 1520, может прекратить подаваться к нагрузке 1506, 1508.[00101] The power source 1504 can stop the positive pulse voltage from being applied to the transformer 32 and therefore stop charging the capacitor 44A in the gate driver circuit 1602A. The energy stored in the capacitor 44A can then be released from the capacitor 44A as a discharge current. A discharge current may flow into the circuit between the capacitor 44A and the resistor 46A in the gate driver circuit 1602A in order to dissipate this stored energy. In response to this, the charged state voltage (V C ) on the capacitor 44A drops below the activation voltage of the switching device 1606A, the switching device 1606A can be deactivated (for example, open) and stop supplying current to the conducting line 1638. As a result, the phase of the current passing through the circuit 1602A, the gate driver to one or more loads 1506, 1508 through one or more highways 1520 may cease to be supplied to the load 1506, 1508.

[00102] Источник 1504 питания может подавать отрицательное импульсное напряжение 1800 по кабелю 1512, 1514 и 1516 на первичную обмотку 33 трансформатора 32. На фиг. 18 показан один пример отрицательного импульсного напряжения 1800. Отрицательное импульсное напряжение 1800 показано вместе с горизонтальной осью 1702 и вертикальной осью 1804, представляющей амплитуды отрицательного напряжения.[00102] The power source 1504 may supply a negative pulse voltage 1800 via cable 1512, 1514 and 1516 to the primary winding 33 of the transformer 32. In FIG. 18 shows one example of a negative pulse voltage 1800. A negative pulse voltage 1800 is shown together with a horizontal axis 1702 and a vertical axis 1804 representing the amplitudes of the negative voltage.

[00103] Отрицательное импульсное напряжение может заставлять отрицательный потенциал прикладываться к концу 1626 первичной обмотки 33 или около него, а положительный потенциал прикладываться к противоположному концу 1628 первичной обмотки 33 или около него. Трансформатор 32 передает эти потенциалы на вторичные обмотки 34 так, что первые концы 1630, 1632 вторичных обмоток 34А, 34В имеют отрицательные потенциалы, а вторые концы 1634, 1636 вторичных обмоток 34А, 34В имеют положительные потенциалы.[00103] A negative surge voltage may cause a negative potential to be applied to or near the end of 1626 of the primary winding 33, and a positive potential to be applied to or near the opposite end of 1628 of the primary winding 33. A transformer 32 transfers these potentials to the secondary windings 34 so that the first ends 1630, 1632 of the secondary windings 34A, 34B have negative potentials, and the second ends 1634, 1636 of the secondary windings 34A, 34B have positive potentials.

[00104] В отношении схемы 1602В драйвера затвора отрицательное импульсное напряжение проходит как ток через диод 54В к конденсатору 44В, чтобы заряжать конденсатор 44В положительным напряжением. Ток проходит от конденсатора 44В через диод 42В назад к вторичной обмотке 34 В трансформатора 32. Конденсатор 44В в схеме 1602В драйвера затвора может заряжаться до уровня напряжения, который равен или выше порогового напряжения VC заряженного состояния, которое является достаточно большим, чтобы приложить напряжение к затвору 1608 устройства 1606D коммутации и заставить устройство 1606D коммутации активироваться (например, замкнуться) и проводить ток через устройство 1606D коммутации на коллектор 1624 устройства 1606D коммутации. Ток затем может выходить из схемы 1602 В драйвера затвора и модуля 1518 коммутации через проводящую магистраль 1644, которая может представлять или быть гальванически соединена с одним или более проводами 1520. Фаза тока, проходящего через схему 1602В драйвера затвора, может тогда проходить к одной или более нагрузкам 1506, 1508 (показанным на фиг. 15) через соответствующий провод 1520.[00104] With respect to the gate driver circuit 1602B, a negative pulse voltage flows as current through a 54V diode to a capacitor 44V to charge the capacitor 44B with a positive voltage. Current flows from the 44V capacitor through the 42V diode back to the 34V secondary of the transformer 32. The 44V capacitor in the gate driver circuit 1602B can be charged to a voltage level that is equal to or higher than the threshold voltage threshold voltage V C that is large enough to apply voltage to the shutter 1608 of the switching device 1606D and causing the switching device 1606D to activate (eg, close) and conduct current through the switching device 1606D to the collector 1624 of the switching device 1606D. The current can then exit the gate driver circuit 1602 V and the switching module 1518 through a conductive line 1644, which may be or is galvanically connected to one or more wires 1520. The phase of the current passing through the gate driver circuit 1602B may then pass to one or more loads 1506, 1508 (shown in Fig. 15) through the corresponding wire 1520.

[00105] Проводящие магистрали 1638, 1644 схем 1602А, 1602В драйверов затворов могут представлять различные провода 1520 или быть гальванически соединены с ними; схемы 1602А, 1602В драйверов затворов могут по отдельности управлять пропусканием одной и той же фазы тока от источника 1504 питания к различным нагрузкам 1506, 1508.[00105] The conductive lines 1638, 1644 of the gate driver circuits 1602A, 1602B may represent various wires 1520 or be galvanically connected to them; the gate driver circuits 1602A, 1602B may individually control the transmission of the same phase of the current from the power source 1504 to various loads 1506, 1508.

[00106] Источник 1504 питания может остановить подачу отрицательного импульса напряжения на трансформатор 32 и, следовательно, остановить зарядку конденсатора 44В в схеме 1602 В драйвера затвора. Энергия, которая хранится в конденсаторе 44В, тогда может выделиться из конденсатора 44В как ток разряда. Ток разряда может пройти в контур между конденсатором 44В и резистором 46В в схеме 1602 В драйвера затвора, чтобы рассеять эту накопленную энергию. Реагируя на это, напряжение (VC) заряженного состояния на конденсаторе 44 В падает ниже напряжения активации устройства 1606D коммутации, устройство 1606D коммутации может деактивироваться (например, разомкнуться) и прекратить подачу тока к проводящей магистрали 1644. В результате фаза тока, проходящего через схему 1602В драйвера затвора к одной или более нагрузкам 1506, 1508 через одну или более магистралей 1520, может прекратить подаваться к нагрузке 1506, 1508.[00106] A power source 1504 can stop a negative voltage pulse from being supplied to a transformer 32 and therefore stop charging a 44V capacitor in a gate driver circuit 1602V. The energy stored in the capacitor 44B can then be released from the capacitor 44B as a discharge current. A discharge current may flow into the circuit between the 44V capacitor and the 46V resistor in the gate driver circuit 1602V in order to dissipate this stored energy. In response to this, the charged state voltage (V C ) at the 44 V capacitor drops below the activation voltage of the switching device 1606D, the switching device 1606D may deactivate (eg, open) and stop supplying current to the conducting line 1644. As a result, the phase of the current passing through the circuit 1602B A gate driver to one or more loads 1506, 1508 through one or more lines 1520 may stop being supplied to a load 1506, 1508.

[00107] Чтобы активировать оба устройства коммутации 1606А, 1606D и заставить одну и ту же фазу тока от источника 1504 питания параллельно или одновременно проходить к различным нагрузкам 1506, 1508, может подаваться переменное импульсное напряжение 1900 от источника 1504 питания к первичной обмотке 33 трансформатора 32. На фиг. 19 показан пример переменного импульсного напряжения 1900. Переменное импульсное напряжение 1900 показано вместе с горизонтальной осью 1702 и вертикальными осями 1704, 1804.[00107] In order to activate both switching devices 1606A, 1606D and force the same phase of the current from the power supply 1504 to parallel or simultaneously pass to different loads 1506, 1508, an alternating pulse voltage 1900 can be supplied from the power supply 1504 to the primary winding 33 of the transformer 32 In FIG. 19 shows an example of an alternating impulse voltage 1900. An alternating impulse voltage 1900 is shown together with a horizontal axis 1702 and vertical axes 1704, 1804.

[00108] Это переменное импульсное напряжение может заставлять положительный потенциал прикладываться к концу 1626 первичной обмотки 33 или около него, а отрицательный потенциал прикладываться к противоположному концу 1628 первичной обмотки 33 или около него, в течение первого периода времени 1902 (показанного на фиг. 19), в котором переменное импульсное напряжение содержит положительное импульсное напряжение 1700, показанное на фиг. 17. Как описано выше, это положительное импульсное напряжение, прикладываемое в течение первого периода времени, может замыкать устройство 1606А коммутации, чтобы заставить фазу тока проходить к нагрузке 1506, 1508. Переменное импульсное напряжение может заставлять отрицательный потенциал прикладываться к концу 1626 первичной обмотки 33 или около него, а положительный потенциал прикладываться к противоположному концу 1628 первичной обмотки 33 или около него, в течение другого, второго периода 1904 времени (показанного на фиг. 19), в котором переменное импульсное напряжение содержит отрицательное импульсное напряжение 1800. Как описано выше, это отрицательное импульсное напряжение, прикладываемое в течение второго периода времени может замыкать устройство 1606D коммутации, чтобы заставлять фазу тока проходить к другой нагрузке 1506, 1508. Периоды времени 1902, 1904 могут быть достаточно короткими по длительности, чтобы конденсаторы 44А, 44В в схемах драйверов затворов 1602А, 1602 В сохраняли заряды выше порогов активации устройств коммутации 1606А, 1606D и сохраняли устройства коммутации 1606А, 1606D замкнутыми. После снятия переменного импульсного напряжения конденсаторы 44 могут разряжаться через резисторы 46 и заставлять устройства коммутации 1606А, 1606D размыкаться.[00108] This alternating pulse voltage can cause a positive potential to be applied to or near the end of 1626 of the primary winding 33, and a negative potential to be applied to or near the opposite end of 1628 of the primary winding 33, during the first time period 1902 (shown in FIG. 19) wherein the alternating impulse voltage comprises a positive impulse voltage 1700 shown in FIG. 17. As described above, this positive surge voltage applied during the first time period can short circuit the switching device 1606A to cause the current phase to pass to the load 1506, 1508. The alternating surge voltage can cause a negative potential to be applied to the end 1626 of the primary winding 33 or near it, and a positive potential is applied to the opposite end 1628 of the primary winding 33 or near it, for another, second time period 1904 (shown in Fig. 19), in which the variable and the pulse voltage contains a negative pulse voltage of 1800. As described above, this negative pulse voltage applied during the second period of time can close the switching device 1606D to cause the current phase to pass to another load 1506, 1508. The time periods 1902, 1904 can be quite short in duration, so that the capacitors 44A, 44B in the gate driver circuits 1602A, 1602V retain charges above the activation thresholds of the switching devices 1606A, 1606D and keep the switching devices 1606A, 1606D closed. After removing the alternating pulse voltage, the capacitors 44 can be discharged through the resistors 46 and cause the switching devices 1606A, 1606D to open.

[00109] Фиг. 20 иллюстрирует другую форму осуществления схемы 2000 драйвера затвора. Схема 2000 драйвера затвора может использоваться вместо одной или более схем 1602 драйверов затворов, описанных выше. Например, система 1502 коммутации, блоки 1510 коммутации и/или модули 1518 коммутации, показанные на фиг. 15, могут содержать одну или более схем 2000 драйверов затворов, показанных на фиг. 20, вместо одной или более схем 1602 драйверов затворов.[00109] FIG. 20 illustrates another embodiment of a gate driver circuit 2000. The gate driver circuit 2000 may be used in place of one or more gate driver circuits 1602 described above. For example, switching system 1502, switching blocks 1510, and / or switching modules 1518 shown in FIG. 15 may comprise one or more gate driver circuits 2000 shown in FIG. 20, instead of one or more gate driver circuits 1602.

[00110] Схема 2000 драйвера затвора содержит многие из тех же самых компонентов, что и схема 1602 драйвера затвора. Схема 2000 драйвера затвора содержит различные устройства 2018 коммутации (например, устройства 2018А, 2018В коммутации), которые показаны как MOSFET, имеющие затвор 2002, исток 2020 и сток 2004. Альтернативно, схема 2000 драйвера затвора может включать IGBT, показанные на фиг. 16 как устройства 2018 коммутации. Схема 2000 драйвера затвора может быть соединена с другой схемой 2000 драйвера затвора, чтобы образовать модуль 1518 коммутации. Например, сток 2004 устройства 2018 В коммутации может быть гальванически соединен с истоком 2020 другого устройства коммутации другой схемы драйвера затвора, чтобы образовать модуль 1518 коммутации.[00110] The gate driver circuit 2000 contains many of the same components as the gate driver circuit 1602. The gate driver circuit 2000 includes various switching devices 2018 (e.g., switching devices 2018A, 2018B) that are shown as MOSFETs having a gate 2002, a source 2020 and a drain 2004. Alternatively, the gate driver circuit 2000 may include the IGBTs shown in FIG. 16 as 2018 switching devices. The gate driver circuit 2000 may be connected to another gate driver circuit 2000 to form a switching module 1518. For example, the stock 2004 of a 2018 device In Switching may be galvanically connected to a source 2020 of another switching device of a different gate driver circuit to form a switching module 1518.

[00111] Схема 2000 драйвера затвора содержит второй трансформатор 2012, имеющий первичную обмотку 2014 и вторичную обмотку 2016. Вторичная обмотка 2016 соединена с диодом 2010 последовательно с конденсатором 2008. Конденсатор 2008 может упоминаться как конденсатор напряжения смещения. Конденсатор 2008 соединен с конденсаторами 44 и устройствами 2018 коммутации между конденсаторами 2008 и устройствами 2018 коммутации.[00111] The gate driver circuit 2000 includes a second transformer 2012 having a primary winding 2014 and a secondary winding 2016. The secondary winding 2016 is connected to the diode 2010 in series with the capacitor 2008. The capacitor 2008 may be referred to as a bias voltage capacitor. Capacitor 2008 is connected to capacitors 44 and switching devices 2018 between capacitors 2008 and switching devices 2018.

[00112] Схема 2000 драйвера затвора может работать в некотором смысле подобно схеме 1602 драйвера затвора. Например, положительное импульсное напряжение может прикладываться к трансформатору 32 источником 1504 питания (показанным на фиг. 15), чтобы заряжать конденсатор 44А и замыкать устройство 2018А коммутации, и напряжение может не прикладываться к трансформатору 32, чтобы разряжать конденсатор 44А через резистор 46А и размыкать устройство 2018А коммутации. Отрицательное импульсное напряжение может прикладываться к трансформатору 32 источником 1504 питания, чтобы заряжать конденсатор 44В в схеме 2000 драйвера затвора и замыкать устройство 2018В коммутации, напряжение может не прикладываться, чтобы размыкать устройства коммутации 2018А, 2018В, и переменное импульсное напряжение может прикладываться, чтобы замыкать устройства коммутации 2018А, 2018В.[00112] The gate driver circuit 2000 may operate in a sense like the gate driver circuit 1602. For example, a positive surge voltage can be applied to the transformer 32 by the power supply 1504 (shown in FIG. 15) to charge the capacitor 44A and to close the switching device 2018A, and the voltage may not be applied to the transformer 32 to discharge the capacitor 44A through the resistor 46A and open the device 2018A switching. A negative pulse voltage may be applied to the transformer 32 by the power supply 1504 to charge the 44V capacitor in the gate driver circuit 2000 and close the switching device 2018B, voltage may not be applied to open the switching devices 2018A, 2018B, and an alternating pulse voltage may be applied to close the devices switching 2018A, 2018B.

[00113] Конденсатор 2008 может использоваться для приложения отрицательного напряжения смещения к затвору 2002 устройства 2018А коммутации в схеме 2000 драйвера затвора, чтобы шумы или другие электрические помехи в схеме 2000 драйвера затвора (например, другие электрические сигналы, кроме напряжений или токов, подаваемых от источника 1504 питания) не явились причиной замыкания устройства 2018А коммутации. Например, электрические шумы или помехи в схеме 2000 драйвера затвора могут зарядить конденсатор 44А до величины, которая является достаточной для достижения или превышения напряжения активации устройства 2018А коммутации при отсутствии достаточного импульсного напряжения, прикладываемого источником 1504 питания, чтобы замкнуть устройство 2018А коммутации.[00113] The capacitor 2008 can be used to apply a negative bias voltage to the gate 2002 of the switching device 2018A 2018A in the gate driver circuit 2000 so that noises or other electrical noise in the gate driver circuit 2000 (for example, other electrical signals other than voltages or currents supplied from the source 1504 power supply) did not cause a short circuit of the device 2018A switching. For example, electrical noise or interference in the gate driver circuit 2000 can charge the capacitor 44A to a value that is sufficient to achieve or exceed the activation voltage of the switching device 2018A if there is not enough surge voltage applied by the power supply 1504 to close the switching device 2018A.

[00114] Чтобы воспрепятствовать этому шуму активировать устройство 2018А коммутации, переменное импульсное напряжение (например, переменный ток, такой как импульсное напряжение 1900, показанное на фиг. 19) может прикладываться ко второму трансформатору 2012 источником 1504 питания или другим источником питания. Например, первичная обмотка 2014 второго трансформатора 2012 может быть гальванически связана с источником 1504 питания, как описано ниже. Переменное импульсное напряжение, прикладываемое к первичной обмотке 2014, может передаваться на вторичную обмотку 2016 и затем прикладываться через диод 2010 к конденсатору 2008. Поскольку катод диода 2010 соединен последовательно с конденсатором 2008, конденсатор 2008 может заряжаться напряжением, имеющим положительную полярность на стороне конденсатора 2008, которая соединена с катодом диода 2010, и отрицательную полярность на противоположной стороне конденсатора 2008.[00114] In order to prevent this noise from activating the switching device 2018A, an alternating pulse voltage (for example, alternating current, such as a pulse voltage 1900 shown in FIG. 19) may be applied to the second transformer 2012 by a power source 1504 or another power source. For example, the primary winding 2014 of the second transformer 2012 may be galvanically coupled to a power source 1504, as described below. An alternating impulse voltage applied to the primary winding 2014 can be transferred to the secondary winding 2016 and then applied through the diode 2010 to the capacitor 2008. Since the cathode of the diode 2010 is connected in series with the capacitor 2008, the capacitor 2008 can be charged with a voltage having a positive polarity on the side of the capacitor 2008. which is connected to the cathode of the diode 2010, and the negative polarity on the opposite side of the capacitor 2008.

[00115] Отрицательная полярность энергии, запасенной в конденсаторе 2008, прикладывается к затвору 2002 устройства 2018А коммутации. Амплитуда отрицательной полярности энергии, прикладываемой к затвору 2002 устройства 2018 коммутации, основана на амплитуде переменного тока, прикладываемого ко второму трансформатору 2012. Для больших амплитуд напряжений в переменном токе отрицательная полярность, прикладываемая к затвору 2002, возрастает, в то время как для меньших амплитуд напряжений в переменном токе, отрицательная полярность, прикладываемая к затвору 2002, уменьшается.[00115] The negative polarity of the energy stored in the capacitor 2008 is applied to the gate 2002 of the switching device 2018A. The amplitude of the negative polarity of the energy applied to the gate 2002 of the switching device 2018 is based on the amplitude of the alternating current applied to the second transformer 2012. For large amplitudes of AC voltages, the negative polarity applied to the gate of 2002 increases, while for smaller amplitudes of voltage in alternating current, the negative polarity applied to the gate 2002 decreases.

[00116] Отрицательная полярность, прикладываемая к затвору 2002 устройства 2018А коммутации, эффективно увеличивает напряжение активации устройства 2018А коммутации. Устройство 2018А коммутации может быть активировано (например, замкнуто) при приложении порогового напряжения (например, +15 вольт или другого значения) к затвору 2002 устройства 2018А коммутации. Однако отрицательный потенциал, прикладываемый к затвору 2002 устройства 2018А коммутации конденсатором 2008, увеличивает величину положительного напряжения, которое должно прикладываться к затвору 2002, чтобы активировать устройство 2018А коммутации. Например, если напряжение активации устройства 2018А коммутации составляет +15 вольт, а конденсатор 2008 заставляет -5 В (или другое значение) прикладываться к затвору 2002, то конденсатор 44А должен быть заряжен по меньшей мере +20 вольтами так, чтобы по меньшей мере +20 вольт прикладывалось к затвору 2002 для активации устройства 2018А коммутации, чтобы преодолеть отрицательное смещение, прикладываемое конденсатором 2008, и пороговое напряжение устройства 2018А коммутации. Без зарядки конденсатора 2008 посредством второго трансформатора 2012 конденсатор 2008 не прикладывает отрицательное смещение к затвору 2002 устройства 2018А коммутации, и устройство 2018А коммутации может быть активировано при приложении более низких напряжений к его затвору 2002. В результате приложение отрицательного смещения к затвору 2002 может уменьшить или устранить случаи, когда электрические шумы или другие помехи активируют устройство 2018А коммутации.[00116] The negative polarity applied to the gate 2002 of the switching device 2018A effectively increases the activation voltage of the switching device 2018A. The switching device 2018A may be activated (e.g., closed) by applying a threshold voltage (e.g. +15 volts or other value) to the gate 2002 of the switching device 2018A. However, the negative potential applied to the gate 2002 of the switching device 2018A 2018A by the capacitor 2008 increases the amount of positive voltage that must be applied to the gate 2002 in order to activate the switching device 2018A. For example, if the activation voltage of the switching device 2018A 2018A is +15 volts, and the capacitor 2008 causes -5 V (or another value) to be applied to the gate 2002, then the capacitor 44A must be charged at least +20 volts so that at least +20 a volt was applied to the gate 2002 to activate the switching device 2018A to overcome the negative bias applied by the capacitor 2008 and the threshold voltage of the switching device 2018A. Without charging the capacitor 2008 by the second transformer 2012, the capacitor 2008 does not apply a negative bias to the gate 2002 of the switching device 2018A, and the switching device 2018A can be activated by applying lower voltages to its gate 2002. As a result, applying a negative bias to the gate 2002 can reduce or eliminate cases where electrical noise or other interference activates the switching device 2018A.

[00117] На фиг. 21 показана еще одна форма осуществления схемы 2100 драйвера затвора. Схема 2100 драйвера затвора может использоваться вместо одной или более схем 1602, 2000 драйверов затворов, описанных выше. Например, система 1502 коммутации, блоки 1510 коммутации и/или модули 1518 коммутации, показанные на фиг. 15, могут содержать одну или более схем 2100 драйверов затворов, показанных на фиг. 21, вместо одной или более схем 1602 и/или 2000 драйверов затворов.[00117] In FIG. 21 shows yet another embodiment of a gate driver circuit 2100. The gate driver circuit 2100 may be used in place of one or more gate driver circuits 1602, 2000 described above. For example, switching system 1502, switching blocks 1510, and / or switching modules 1518 shown in FIG. 15 may comprise one or more gate driver circuits 2100 shown in FIG. 21, instead of one or more gate driver circuits 1602 and / or 2000.

[00118] Схема 2100 драйвера затвора содержит многие из тех же самых компонентов, что и схемы 1602, 2000 драйверов затворов. Схема 2100 драйвера затвора содержит дополнительные повторители 2102 в виде устройств коммутации (например, повторители в виде устройств коммутации 2102А, 2102В) и диоды 2104 (например, диоды 2104А, 2104В). Ниже устройства 2102 коммутации показаны как биполярные плоскостные транзисторы (Bipolar Junction Transistors, BJT), но они могут быть другими твердотельными устройствами коммутации.[00118] The gate driver circuit 2100 contains many of the same components as the gate driver circuits 1602, 2000. The gate driver circuit 2100 includes additional repeaters 2102 in the form of switching devices (e.g., repeaters in the form of switching devices 2102A, 2102B) and diodes 2104 (e.g., diodes 2104A, 2104B). Below, switching devices 2102 are shown as Bipolar Junction Transistors (BJTs), but they can be other solid state switching devices.

[00119] Базы 2106 устройств 2102 коммутации соединены с конденсаторами 44 и анодами диодов 2104 и подключены в точках между конденсаторами 44 и диодами 2104. Эмиттеры 2112 устройств 2102 коммутации соединены с затворами 2002 устройств 2108 коммутации и катодами диодов 2104 и подключены в точках между затворами 2002 устройств 2018 коммутации и катодами диодов 2104. Коллекторы 2110 устройств 2102 коммутации соединены друг с другом, с конденсаторами 44 и с истоками 2020 устройств 2018 коммутации и подключены в точках между конденсаторами 44 и истоками 2020 устройств 2018 коммутации.[00119] The bases 2106 of the switching devices 2102 are connected to the capacitors 44 and the anodes of the diodes 2104 and connected at the points between the capacitors 44 and the diodes 2104. The emitters 2112 of the switching devices 2102 are connected to the gates 2002 of the switching devices 2108 and the cathodes of the diodes 2104 and are connected at the points between the gates 2002 2018 switching devices and cathodes of diodes 2104. The collectors 2110 of switching devices 2102 are connected to each other, with capacitors 44 and to the sources of 2020 switching devices 2018 and connected at the points between the capacitors 44 and the sources of 2020 switching devices 2018.

[00120] Схема 2100 драйвера затвора работает согласно способу, описанному выше в связи со схемами 1602, 2000 драйверов затворов, чтобы замыкать устройства 2018 коммутации. Повторители 2102 в виде устройств коммутации в схеме 2100 драйвера затвора могут помогать в предотвращении повторной зарядки конденсаторов 44 электрическими шумами или другими помехами (например, другими электрическими сигналами кроме напряжений или токов, подаваемых от источника 1504 питания) вслед за размыканием устройств 2018 коммутации. Например, после удаления импульсного напряжения, прикладываемого к трансформатору 32, чтобы активировать устройство 2018А коммутации, конденсатор 44А разряжает накопленную энергию (как описано выше), чтобы замкнуть устройство 2018А коммутации. Однако нагрузки 1506, 1508 могут генерировать электрические сигналы или шумы, которые проходят обратно в устройства 2018 коммутации. Сигналы или шумы могут проходить от устройства 2018А коммутации обратно в схему 2100 драйвера затвора.[00120] The gate driver circuit 2100 operates according to the method described above in connection with the gate driver circuits 1602, 2000 to close the switching devices 2018. Repeaters 2102 in the form of switching devices in the gate driver driver circuit 2100 can help prevent recharging of capacitors 44 with electrical noise or other noise (e.g., other electrical signals other than voltages or currents supplied from power supply 1504) following the opening of 2018 switching devices. For example, after removing the surge voltage applied to the transformer 32 to activate the switching device 2018A, the capacitor 44A discharges the stored energy (as described above) to close the switching device 2018A. However, loads 1506, 1508 can generate electrical signals or noises that pass back to switching devices 2018. Signals or noise may pass from the switching device 2018A back to the gate driver circuit 2100.

[00121] Без повторителей 2102 в виде устройств коммутации и/или диодов 2104, сигналы или шумы могут проходить обратно через устройства 2018 коммутации в конденсатор 44А. Сигналы или шумы могли бы повторно зарядить конденсатор 44А до такой степени, что запасенная энергия в конденсаторе 44А (и, таким образом, прикладываемая к затвору 2002 устройства 2018А коммутации) повторно бы активировала устройство 2018А коммутации. В результате устройство 2018А коммутации замкнулось бы, и ток мог бы проходить к нагрузке 1506 и/или 1508 без подачи источником 1504 питания тока для активации устройства 2018А коммутации.[00121] Without repeaters 2102 in the form of switching devices and / or diodes 2104, signals or noise may pass back through the switching devices 2018 to the capacitor 44A. Signals or noise could recharge capacitor 44A to such an extent that the stored energy in capacitor 44A (and thus applied to the gate 2002 of switching device 2018A) would reactivate switching device 2018A. As a result, the switching device 2018A would close and the current could pass to the load 1506 and / or 1508 without supplying a current source 1504 to activate the switching device 2018A.

[00122] При наличии повторителей 2102 в виде устройств коммутации эти устройства 2102 коммутации и диоды 2104 предотвращают прохождение сигналов или шумов к конденсатору 44А и его повторную зарядку. Сигналы или шумы будут проходить в контур, который содержит исток 2020 устройства 2018А коммутации, диод 2104А и повторитель 2102 в виде устройства коммутации. Сигналам или шумам не позволяют достигнуть конденсатора 44А и, в результате, конденсатор 44А повторно не заряжается, и устройство 2018А коммутации непреднамеренно повторно не активируется.[00122] If there are repeaters 2102 in the form of switching devices, these switching devices 2102 and diodes 2104 prevent the passage of signals or noise to the capacitor 44A and its recharging. Signals or noises will pass into a circuit that contains the source 2020 of the switching device 2018A, diode 2104A and the repeater 2102 in the form of a switching device. Signals or noises are prevented from reaching capacitor 44A and, as a result, capacitor 44A is not recharged, and switching device 2018A is not inadvertently reactivated.

[00123] На фиг. 22 показана еще одна форма осуществления схемы 2200 драйвера затвора. Схема 2200 драйвера затвора может использоваться вместо одной или более схем 1602, 2000, 2100 драйверов затворов, описанных выше. Например, система 1502 коммутации, блоки 1510 коммутации и/или модули 1518 коммутации, показанные на фиг. 15, могут содержать одну или более схем 2200 драйверов затворов, показанных на фиг. 22, вместо одной или более схем 1602, 2000, 2100 драйверов затворов.[00123] In FIG. 22 shows yet another embodiment of a gate driver circuit 2200. The gate driver circuit 2200 may be used in place of one or more gate driver circuits 1602, 2000, 2100 described above. For example, switching system 1502, switching blocks 1510, and / or switching modules 1518 shown in FIG. 15 may comprise one or more gate driver circuits 2200 shown in FIG. 22, instead of one or more gate driver circuits 1602, 2000, 2100.

[00124] Схема 2200 драйвера затвора содержит многие из тех же самых компонентов, что и схемы 1602, 2000, 2100 драйверов затворов. Схема 2200 драйвера затвора может быть образована как комбинация схем 2000, 2100 драйверов затворов. Например, схема 2200 драйвера затвора может содержать конденсатор 2008 отрицательного смещения и диод 2010 схемы 2000 драйвера затвора, и повторитель 2102 в виде устройства коммутации и диоды 2104 схемы 2100 драйвера затвора. Во время работы устройства 2018 коммутации схемы 2200 драйвера затвора могут активироваться или деактивироваться, как описано выше. Конденсатор 2008 отрицательного смещения может накапливать энергию посредством второго трансформатора 2012. Как описано выше, эта накопленная энергия может прикладываться к затвору устройства 2018 коммутации в качестве отрицательного смещения, чтобы предотвращать активацию устройства 2018 коммутации шумами или другими электрическими флуктуациями в схеме 2200 драйвера затвора. Также как описано выше, повторитель 2102А в виде устройства коммутации может предотвращать повторную зарядку конденсатора 44А шумами или другими электрическими флуктуациями (не подаваемыми от источника 1504 питания) и, таким образом, повторную активацию устройства 2018А коммутации, как также описано выше.[00124] The gate driver circuit 2200 contains many of the same components as the gate driver circuits 1602, 2000, 2100. The gate driver circuit 2200 may be formed as a combination of the gate driver circuits 2000, 2100. For example, the gate driver circuit 2200 may include a negative bias capacitor 2008 and a diode 2010 of the gate driver circuit 2000, and a repeater 2102 as a switching device and diodes 2104 of the gate driver circuit 2100. During operation of the switching device 2018, the gate driver circuits 2200 may be activated or deactivated as described above. The negative bias capacitor 2008 can store energy through the second transformer 2012. As described above, this stored energy can be applied to the gate of the switching device 2018 as a negative bias to prevent the switching device 2018 from activating by noise or other electrical fluctuations in the gate driver circuit 2200. Also as described above, the repeater 2102A in the form of a switching device can prevent the capacitor 44A from recharging with noise or other electrical fluctuations (not supplied from the power supply 1504) and thus re-activating the switching device 2018A as also described above.

[00125] На фиг. 23 показана одна форма осуществления системы 2300 преобразования энергии. Система 2300 может использоваться, чтобы передавать электрическую энергию от источника 1504 питания (показанного на фиг. 15) к трансформаторам 32, 2012 схем 2000, 2200 драйверов затворов, показанных на фиг. 20 и 22. Система 2300 содержит три проводящие магистрали, соединенные с трансформаторами 32, 2012. Магистрали могут содержать магистрали 2302, 2304 и 2306. Проводящие магистрали 2302, 2304 и 2306 могут представлять собой провода, кабели или подобные им, которые гальванически соединены с источником 1504 питания или другим источником питания.[00125] In FIG. 23 shows one embodiment of an energy conversion system 2300. System 2300 can be used to transfer electrical energy from a power source 1504 (shown in FIG. 15) to transformers 32, 2012 of the gate driver circuits 2000, 2200 shown in FIG. 20 and 22. The system 2300 includes three conductive lines connected to transformers 32, 2012. The lines may include lines 2302, 2304, and 2306. The conductive lines 2302, 2304, and 2306 may be wires, cables, or the like, which are galvanically connected to a source 1504 power supply or other power source.

[00126] Источник питания подает импульсы напряжения (как описано выше) к трансформаторам 32, 2012, чтобы управлять схемами 2000, 2200 драйверов затворов. Источник питания может подавать импульс напряжения к трансформатору 32 через магистрали 2304, 2306, чтобы активировать или деактивировать устройства коммутации в схемах 2000, 2200 драйверов затворов. Источник питания может передавать переменный импульс или другое напряжение или ток по магистралям 2306, 2302, чтобы заряжать конденсатор 2008 смещения, как описано выше. Использование этой же самой магистрали 2306 для управления устройствами коммутации и зарядки конденсатора 2008 смещения может уменьшить полную длину проводящих магистралей, проходящих от источника питания к схемам 2000, 2200 драйверов затворов. Например, вместо того, чтобы использовать две отдельные магистрали для соединения с трансформатором 32 и две другие магистрали для соединения с трансформатором 2012, использование трех магистралей для соединения с обоими трансформаторами 32, 2012 может уменьшить длину магистралей и, в результате, стоимость и сложность системы 2300, используемой для передачи энергии схемам драйверов затворов.[00126] A power supply supplies voltage pulses (as described above) to transformers 32, 2012 to control gate driver circuits 2000, 2200. The power source may supply a voltage pulse to the transformer 32 through the lines 2304, 2306 to activate or deactivate the switching devices in the gate driver circuits 2000, 2200. The power source may transmit an alternating pulse or other voltage or current along the lines 2306, 2302 to charge the bias capacitor 2008, as described above. Using the same line 2306 to control the switching and charging devices of the bias capacitor 2008 can reduce the total length of the conductive lines passing from the power source to the gate driver circuits 2000, 2200. For example, instead of using two separate lines to connect to transformer 32 and two other lines to connect to transformer 2012, using three lines to connect to both transformers 32, 2012 can reduce the length of the lines and, as a result, the cost and complexity of the 2300 system used to transfer energy to gate driver circuits.

[00127] На фиг. 24 показана другая форма осуществления системы 2400 преобразования энергии. Система 2400 может использоваться для передачи электрической энергии от источника 1504 питания (показанного на фиг. 15) к трансформаторам 32, 2012 схем 2000, 2200 драйверов затворов, показанных на фиг. 20 и 22. В отличие от системы 2300, показанной на фиг. 23, система 2400 содержит четыре проводящие магистрали, соединенные с трансформаторами 32, 2012. Магистрали могут содержать проводящую магистраль 2304 (также показанную на фиг. 23) и проводящие магистрали 2402, 2404 и 2406. Проводящие магистрали 2402, 2404, 2406 и 2304 могут представлять собой провода, кабели или подобные им, которые гальванически соединены с источником 1504 питания или другим источником питания. Магистрали 2304, 2406 гальванически соединяют источник 1504 питания с трансформатором 32, а магистрали 2402, 2404 гальванически соединяют источник 1504 питания с трансформатором 2012, не будучи гальванически соединены с трансформатором 32. Отдельные группы магистралей 2304, 2406 и магистралей 2402, 2404 могут помогать источнику 1504 питания в управлении по отдельности напряжениями и/или токами, подаваемыми к различным трансформаторам 32, 2012.[00127] In FIG. 24 shows another embodiment of an energy conversion system 2400. System 2400 can be used to transfer electrical energy from a power source 1504 (shown in FIG. 15) to transformers 32, 2012 of the gate driver circuits 2000, 2200 shown in FIG. 20 and 22. In contrast to the system 2300 shown in FIG. 23, system 2400 comprises four conductive lines connected to transformers 32, 2012. The lines may include a conductive line 2304 (also shown in FIG. 23) and conductive lines 2402, 2404 and 2406. The conductive lines 2402, 2404, 2406, and 2304 may represent wires, cables, or the like, which are galvanically connected to a power source 1504 or other power source. Highways 2304, 2406 galvanically connect power supply 1504 to transformer 32, and highways 2402, 2404 galvanically connect power supply 1504 to transformer 2012, not being galvanically connected to transformer 32. Separate groups of highways 2304, 2406 and highways 2402, 2404 can help source 1504 power supply individually controlled by voltages and / or currents supplied to various transformers 32, 2012.

[00128] На фиг. 25 показана еще одна форма осуществления системы 2500 преобразования энергии. Система 2500 может использоваться для передачи электрической энергии от источника 1504 питания (показанного на фиг. 15) к трансформаторам 32, 2012 схем 2000, 2200 драйверов затворов, показанных на фиг. 20 и 22. Система 2500 содержит проводящие магистрали 2512, 2514, гальванически соединяющие источник питания с трансформатором 32 и проводящими магистралями 2502, 2504, которые гальванически соединены с магистралями 2512, 2514. Проводящие магистрали 2502, 2504 могут быть гальванически соединены с магистралями 2512, 2514 в местах, которые ближе к схемам драйверов затворов, чем источник питания, чтобы уменьшить относительно системы 2300 общую длину проводящих магистралей, используемых в системе 2500. Устройство 2506 коммутации гальванически соединено с узловой точкой 2508 и расположено между этой узловой точкой 2508, которая соединяет проводящую магистраль 2512 с проводящей магистралью 2502, и трансформатором 32. Альтернативно, устройство 2506 коммутации может быть расположено между узловой точкой 2510, которая соединяет проводящую магистраль 2514 с проводящей магистралью 2504, и трансформатором 32. Устройство 2506 коммутации может представлять собой механическое устройство коммутации или твердотельное устройство коммутации, которое размыкается или замыкается, чтобы управлять подачей напряжения или тока к трансформатору 32. Устройство 2506 коммутации может управляться контроллером 1522, показанным на фиг. 15.[00128] In FIG. 25 shows yet another embodiment of an energy conversion system 2500. System 2500 can be used to transfer electrical energy from a power source 1504 (shown in FIG. 15) to transformers 32, 2012 of the gate driver circuits 2000, 2200 shown in FIG. 20 and 22. The system 2500 contains conductive lines 2512, 2514 galvanically connecting the power source to the transformer 32 and conductive lines 2502, 2504, which are galvanically connected to lines 2512, 2514. The conductive lines 2502, 2504 can be galvanically connected to lines 2512, 2514 in places that are closer to the gate driver circuits than the power supply, in order to reduce the total length of the conductive lines used in the 2500 system relative to the 2300 system. The switching device 2506 is galvanically connected to a node 2508 and located between this nodal point 2508, which connects the conductive line 2512 to the conductive line 2502, and a transformer 32. Alternatively, a switching device 2506 can be located between the nodal point 2510, which connects the conductive line 2514 to the conductive line 2504, and the transformer 32. Device 2506 the switching can be a mechanical switching device or a solid-state switching device that opens or closes to control the supply of voltage or current to the transformer at 32. The switching apparatus 2506 may be controlled by controller 1522 shown in FIG. fifteen.

[00129] На фиг. 26 показана блок-схема алгоритма одной формы осуществления способа 2600 эксплуатации схемы драйвера затвора. Способ 2600 может использоваться для управления подачей электрического тока к двум или более различным нагрузкам, например для управления подачей различных фаз тока от источника питания к множеству различных нагрузок, используя схемы драйвера затвора. В одном аспекте способ 2600 может выполняться схемами драйверов затворов, описанными здесь, которые содержат один или более конденсаторов смещения (например, схемами 2000, 2200 драйверов затворов).[00129] In FIG. 26 is a flow chart of one embodiment of a method 2600 for operating a gate driver circuit. Method 2600 can be used to control the supply of electric current to two or more different loads, for example, to control the supply of different phases of current from a power source to many different loads using gate driver circuits. In one aspect, method 2600 may be performed by the gate driver circuits described herein that comprise one or more bias capacitors (eg, gate driver circuits 2000, 2200).

[00130] На шаге 2602 напряжение смещения прикладывается к конденсатору смещения в схеме драйвера затвора. Например, источник 1504 питания (показанный на фиг. 15) может передавать электроэнергию конденсатору 2008 (показанному на фиг. 20 и 22) через трансформатор 2012 (показанный на фиг. 20 и 22) и через диод 2010 (показанный на фиг. 20). Это напряжение смещения заряжает конденсатор смещения электрической энергией, такой как пять вольт или другое значение.[00130] In step 2602, a bias voltage is applied to the bias capacitor in the gate driver circuit. For example, a power source 1504 (shown in FIG. 15) can transmit electricity to a capacitor 2008 (shown in FIGS. 20 and 22) through a transformer 2012 (shown in FIGS. 20 and 22) and through a diode 2010 (shown in FIG. 20). This bias voltage charges the bias capacitor with electrical energy, such as five volts or another value.

[00131] На шаге 2604 напряжение прикладывается к затвору устройства коммутации. Напряжение, которое прикладывается к затвору, может приходить из различных источников. В ситуации, где напряжение прикладывается источником 1504 питания, чтобы активировать устройство 2018А коммутации (показанное на фиг. 20), напряжение может прикладываться через трансформатор 32 (показанный на фиг. 2, 20, и 22), через диод 54А (показанный на фиг. 2, 20, и 22) к конденсатору 44А (показанному на фиг. 2, 20, и 22), который тогда прикладывает напряжение к затвору 2002 (показанному на фиг. 20 и 22) устройства 2018А коммутации. В другой ситуации напряжение может прикладываться к затвору 2002 от электрических шумов в схеме драйвера затвора (например, когда напряжение не подается от источника 1504 питания через трансформатор 32).[00131] In step 2604, a voltage is applied to the gate of the switching device. The voltage that is applied to the gate can come from various sources. In a situation where a voltage is applied by a power source 1504 to activate a switching device 2018A (shown in FIG. 20), voltage can be applied through a transformer 32 (shown in FIGS. 2, 20, and 22), through a diode 54A (shown in FIG. 2, 20, and 22) to the capacitor 44A (shown in FIGS. 2, 20, and 22), which then applies voltage to the gate 2002 (shown in FIGS. 20 and 22) of the switching device 2018A. In another situation, voltage may be applied to the gate 2002 from electrical noise in the gate driver circuit (for example, when no voltage is supplied from the power source 1504 through the transformer 32).

[00132] На шаге 2606, когда напряжение, прикладываемое (от источника питания или откуда-либо еще) к затвору устройства коммутации, является таким же, как комбинация напряжения активации устройства коммутации и напряжения смещения конденсатора смещения, или большим, то прикладываемое напряжение может быть достаточным для активации (например, замыкания) устройства коммутации. Комбинация напряжения активации и напряжения смещения может быть суммой абсолютной величины напряжения смещения и напряжения активации. Например, если напряжение смещения равно -5 вольт и напряжение активации - +15 вольт, то напряжение, прикладываемое к затвору, должно быть по меньшей мере +20 вольт, чтобы активировать устройство коммутации. В результате напряжение, прикладываемое к затвору, вероятно, не является шумами в схеме драйвера затвора, и процесс выполнения способа 2600 может перейти к шагу 2610. С другой стороны, если напряжение, прикладываемое к затвору, не превышает комбинацию напряжения активации и напряжения смещения, то прилагаемое напряжение может быть из-за шумов в схеме драйвера затвора. В результате процесс выполнения способа 2600 может перейти к шагу 2608.[00132] In step 2606, when the voltage applied (from the power source or from somewhere else) to the gate of the switching device is the same as or a combination of the switching voltage of the switching device and the bias voltage of the bias capacitor, then the applied voltage may be sufficient to activate (e.g. short circuit) the switching device. The combination of the activation voltage and the bias voltage can be the sum of the absolute values of the bias voltage and the activation voltage. For example, if the bias voltage is -5 volts and the activation voltage is +15 volts, then the voltage applied to the gate must be at least +20 volts in order to activate the switching device. As a result, the voltage applied to the gate is probably not noise in the gate driver circuit, and the process 2600 can proceed to step 2610. On the other hand, if the voltage applied to the gate does not exceed the combination of the activation voltage and the bias voltage, then The applied voltage may be due to noise in the gate driver circuitry. As a result, the process 2600 may proceed to step 2608.

[00133] На шаге 2608 устройство коммутации остается деактивированным (например, разомкнутым), чтобы предотвратить прохождение электрических помех или другого тока в схеме драйвера затвора к нагрузкам. Процесс выполнения от шага способа 2600 может возвратиться к шагу 2602. Альтернативно, работа способа 2600 может завершаться. На шаге 2610 устройство коммутации активируется (например, замыкается), чтобы проводить ток от источника питания (или другого источника питания) к нагрузке. Например, устройство коммутации может замыкаться для подачи одной фазы многофазного тока, подаваемой от источника 1504 питания, к одной из нагрузок 1506, 1508 (показанных на фиг. 15). Процесс выполнения способа от шага 2600 может возвратиться к шагу 2602. Альтернативно, выполнение способа 2600 может завершиться.[00133] In step 2608, the switching device remains deactivated (eg, open) to prevent the passage of electrical noise or other current in the gate driver circuit to the loads. The execution process from step of method 2600 may return to step 2602. Alternatively, operation of method 2600 may be completed. At step 2610, the switching device is activated (for example, closes) to conduct current from the power source (or other power source) to the load. For example, the switching device may be closed to supply one phase of a multiphase current supplied from a power source 1504 to one of the loads 1506, 1508 (shown in FIG. 15). The process of the method from step 2600 may return to step 2602. Alternatively, the method 2600 may end.

[00134] На фиг. 27 показана блок-схема алгоритма одной формы осуществления способа 2700 использования схемы драйвера затвора. Способ 2700 может использоваться для управления подачей электрического тока к двум или более различным нагрузкам, например при управлении подачей различных фаз тока от источника питания к множеству различных нагрузок, используя схемы драйвера затвора. В одном аспекте способ 2700 может выполняться схемами драйверов затворов, описанными здесь, которые содержат один или более из повторителей в виде устройств коммутации (например, схем 2100, 2200 драйверов затворов). В одной форме осуществления способы 2600, 2700 могут выполняться вместе. Например, схема драйвера затвора, имеющая один или более конденсаторов смещения и один или более повторителей в виде устройств коммутации (например, схему 2200 драйвера затвора), может выполнять оба способа 2600, 2700.[00134] In FIG. 27 is a flow chart of one embodiment of a method 2700 using a gate driver circuit. Method 2700 can be used to control the supply of electric current to two or more different loads, for example, when controlling the supply of different phases of the current from the power source to many different loads, using gate driver circuits. In one aspect, method 2700 may be performed by the gate driver circuits described herein that comprise one or more of repeaters in the form of switching devices (eg, gate driver circuits 2100, 2200). In one embodiment, methods 2600, 2700 may be performed together. For example, a gate driver circuit having one or more bias capacitors and one or more followers in the form of switching devices (for example, gate driver circuit 2200) can perform both methods 2600, 2700.

[00135] На шаге 2702 напряжение прикладывается к затвору устройства коммутации. Напряжение, которое прикладывается к затвору, может исходить из различных источников. Как описано выше, напряжение может прикладываться источником питания, чтобы активировать устройство коммутации, или напряжение может прикладываться из-за шума в схеме драйвера затвора. На шаге 2704, если напряжение, прикладываемое к затвору (от источника питания или откуда-либо еще) устройства коммутации, является таким же, как комбинация напряжения активации устройства коммутации и напряжения смещения конденсатора смещения, или большим, то прикладываемое напряжение может быть достаточным для активации (например, замыкания) устройства коммутации, как описано выше. В результате напряжение, прикладываемое к затвору, вероятно, не является шумами в схеме драйвера затвора, и процесс выполнения способа 2700 может перейти к шагу 2706. На шаге 2706 устройство коммутации активируется (например, замыкается), чтобы проводить ток от источника питания (или другого источника питания) к нагрузке. Например, устройство коммутации может замыкаться для пропускания одной фазы многофазного тока, подаваемой от источника 1504 питания к одной из нагрузок 1506, 1508 (показанных на фиг. 15). Процесс выполнения способа 2700 может возвратиться к шагу 2702. Альтернативно, работа способа 2600 может завершиться.[00135] In step 2702, a voltage is applied to the gate of the switching device. The voltage that is applied to the gate can come from various sources. As described above, the voltage may be applied by the power source to activate the switching device, or the voltage may be applied due to noise in the gate driver circuit. In step 2704, if the voltage applied to the gate (from a power source or from somewhere else) of the switching device is the same as or a combination of the switching voltage of the switching device and the bias voltage of the bias capacitor, then the applied voltage may be sufficient to activate (e.g. short circuits) of the switching device as described above. As a result, the voltage applied to the gate is probably not noise in the gate driver circuit, and the process of method 2700 may proceed to step 2706. At step 2706, the switching device is activated (for example, closes) to conduct current from a power source (or other power supply) to the load. For example, the switching device may be closed to pass one phase of a multiphase current supplied from a power source 1504 to one of the loads 1506, 1508 (shown in FIG. 15). The process of method 2700 may return to step 2702. Alternatively, the method 2600 may end.

[00136] С другой стороны, если напряжение, прикладываемое к затвору, не превышает комбинацию напряжения активации и напряжения смещения, то прикладываемое напряжение может быть вызвано шумами в схеме драйвера затвора, или прикладываемое напряжение может быть уменьшено источником питания, чтобы деактивировать устройство коммутации. В результате процесс выполнения способа 2700 может перейти к шагу 2708. На шаге 2708 устройство коммутации остается деактивированным (например, разомкнутым), чтобы предотвратить прохождение электрических шумов или другого тока в схеме драйвера затвора к нагрузкам. Процесс выполнения способа 2700 может перейти к шагу 2710. В другой форме осуществления изобретения может не быть напряжения смещения, прикладываемого к устройству коммутации конденсатором смещения. В такой форме осуществления изобретения определение на шаге 2704 может включать определение, равно или превышает ли прилагаемое напряжение напряжение активации устройства коммутации.[00136] On the other hand, if the voltage applied to the gate does not exceed the combination of the activation voltage and the bias voltage, then the applied voltage may be caused by noise in the gate driver circuit, or the applied voltage may be reduced by the power supply to deactivate the switching device. As a result, the process of method 2700 can proceed to step 2708. At step 2708, the switching device remains deactivated (eg, open) to prevent the passage of electrical noise or other current in the gate driver circuit to the loads. The process of method 2700 may proceed to step 2710. In another embodiment of the invention, there may be no bias voltage applied to the bias capacitor switching device. In such an embodiment, the determination in step 2704 may include determining whether the applied voltage is equal to or greater than the activation voltage of the switching device.

[00137] На шаге 2710 электрические шумы или другие сигналы, которые не генерируются источником питания или другим источником, чтобы управлять активацией или деактивацией устройства коммутации, могут подаваться обратно в устройство коммутации. Например, электрические сигналы или шумы, генерируемые нагрузками, могут проходить в устройство коммутации. Если такие сигналы или шумы проходят обратно в устройство коммутации, то процесс выполнения способа 2700 может перейти к шагу 2712. Иначе, процесс выполнения способа 2700 может возвратиться к шагу 2702. Альтернативно, работа способа 2700 может завершиться.[00137] At step 2710, electrical noise or other signals that are not generated by the power source or other source to control the activation or deactivation of the switching device can be fed back to the switching device. For example, electrical signals or noise generated by loads can pass into a switching device. If such signals or noises flow back to the switching device, then the process of method 2700 may proceed to step 2712. Otherwise, the process of method 2700 may return to step 2702. Alternatively, operation of method 2700 may end.

[00138] На шаге 2712 шумы или другие сигналы проходят в контур, который содержит другое устройство коммутации и устройство коммутации, упомянутое на шаге 2702. Например, повторитель в виде устройства коммутации может предотвратить прохождение шумов или других сигналов к конденсатору в схеме драйвера затвора, который прикладывает напряжение к устройству коммутации, используемому для управления подачей тока к нагрузкам. Повторитель в виде устройства коммутации может сохранять шумы или другие электрические сигналы, проходящие в контур, до тех пор, пока шумы или сигналы не рассеются. Процесс выполнения способа 2700 может возвратиться к шагу 2702 или завершиться.[00138] In step 2712, noise or other signals pass into a circuit that contains another switching device and a switching device, referred to in step 2702. For example, a repeater in the form of a switching device can prevent noise or other signals from passing to the capacitor in the gate driver circuit, which applies voltage to the switching device used to control the supply of current to the loads. A repeater in the form of a switching device can store noise or other electrical signals passing into the circuit until noises or signals are scattered. The process of method 2700 may return to step 2702 or terminate.

[00139] Здесь раскрыты различные примеры и аспекты устройств и способов, которые включают множество компонентов, особенностей и функциональных возможностей. Следует понимать, что различные примеры и аспекты устройств и способов, раскрытых здесь, могут включать любой из компонентов, особенностей и функциональных возможностей любого из других примеров и аспектов устройств и способов, раскрытых здесь, в любой комбинации, и все такие возможности находятся в пределах сущности и объема настоящего изобретения.[00139] Various examples and aspects of devices and methods are disclosed herein, which include many components, features, and functionality. It should be understood that various examples and aspects of the devices and methods disclosed herein may include any of the components, features and functionality of any of the other examples and aspects of the devices and methods disclosed herein in any combination, and all such possibilities are within the essence. and scope of the present invention.

[00140] Следует отметить, что конкретная конфигурация компонентов (например, число, типы, расположение или что-либо подобное) показанных форм осуществления изобретения может модифицироваться в различных альтернативных формах осуществления изобретения. В различных формах осуществления изобретения могут использоваться различные количества данного модуля, системы или блока, различные тип или типы данного модуля, системы или блока; ряд модулей, систем или блоков (или их аспектов) могут комбинироваться; данный модуль, система или блок может быть разделен на множество модулей (или подмодулей), систем (или подсистем) или блоков (или подблоков); данный модуль, система или блок может быть добавлен, или данный модуль, система или блок может быть удален.[00140] It should be noted that the particular configuration of the components (eg, number, types, location, or the like) of the illustrated embodiments may be modified in various alternative embodiments. In various forms of the invention, various amounts of a given module, system or block, various types or types of a given module, system or block may be used; a number of modules, systems or blocks (or their aspects) can be combined; a given module, system or block can be divided into many modules (or submodules), systems (or subsystems) or blocks (or subunits); a given module, system or block may be added, or a given module, system or block may be removed.

[00141] Следует отметить, что различные формы осуществления изобретения могут быть реализованы аппаратными средствами, программными средствами или их комбинацией. Различные формы осуществления изобретения и/или компоненты, например, модули, системы или компоненты и контроллеры в ней, также могут быть реализованы как часть одного или более компьютеров или процессоров. Компьютер или процессор может включать вычислительное устройство, устройство ввода, устройство отображения и интерфейс. Компьютер или процессор могут включать микропроцессор. Микропроцессор может быть соединен с шиной связи. Компьютер или процессор также могут содержать запоминающее устройство. Запоминающее устройство может включать оперативное запоминающее устройство (Random Access Memory, RAM) и постоянное запоминающее устройство (Read Only Memory, ROM). Кроме того, компьютер или процессор могут содержать запоминающее устройство, которое может быть накопителем на жестком диске или сменным накопителем, таким как полупроводниковый накопитель, оптический накопитель и т.п. Запоминающее устройство также может быть другим подобным средством для загрузки компьютерных программ или других команд в компьютер или процессор.[00141] It should be noted that various forms of the invention may be implemented in hardware, software, or a combination thereof. Various forms of the invention and / or components, for example, modules, systems or components and controllers therein, can also be implemented as part of one or more computers or processors. A computer or processor may include a computing device, an input device, a display device, and an interface. The computer or processor may include a microprocessor. The microprocessor can be connected to the communication bus. The computer or processor may also comprise a storage device. The storage device may include random access memory (Random Access Memory, RAM) and read-only memory (Read Only Memory, ROM). In addition, the computer or processor may comprise a storage device, which may be a hard disk drive or a removable drive, such as a semiconductor drive, an optical drive, or the like. The storage device may also be other similar means for loading computer programs or other instructions into a computer or processor.

[00142] Каждый используемый здесь термин "компьютер", "контроллер", "система" и "модуль" может включать любую систему на основе процессора или микропроцессора, включая системы, использующие микроконтроллеры, компьютеры с сокращенным набором команд (Reduced Instruction Set Computers, RISC), специализированные интегральные схемы (Application Specific Integrated Circuit, ASIC), логические схемы, графические процессоры (Graphical Processing Unit, GPU), программируемые пользователем вентильные матрицы (Field-Programmable Gate Array, FPGA) и любую другую схему или процессор, способные выполнять описанные здесь функции. Вышеупомянутые примеры приводятся только в качестве примера и поэтому не предназначены для ограничения определения и/или значения термина "модуль", "система" или "компьютер".[00142] Each of the terms “computer”, “controller”, “system” and “module” as used herein may include any processor or microprocessor-based system, including systems using microcontrollers, Reduced Instruction Set Computers, RISC ), specialized integrated circuits (Application Specific Integrated Circuit, ASIC), logic circuits, graphic processors (Graphical Processing Unit, GPUs), field-programmable gate arrays (FPGAs), and any other circuit or processor capable of performing the described here function and. The above examples are provided by way of example only and therefore are not intended to limit the definition and / or meaning of the term “module”, “system” or “computer”.

[00143] Компьютер, модуль, система или процессор выполняют набор команд, которые хранятся в одном или более запоминающих устройствах, чтобы обрабатывать входные данные. Запоминающие устройства также могут хранить данные или другую информацию при необходимости. Запоминающее устройство может быть в виде источника информации или физического элемента памяти в машине для обработки информации.[00143] A computer, module, system or processor executes a set of instructions that are stored in one or more storage devices to process input data. Storage devices can also store data or other information if necessary. The storage device may be in the form of an information source or a physical memory element in a machine for processing information.

[00144] Набор команд может включать различные команды, которые предписывают компьютеру, модулю, системе или процессору, как машине для обработки информации, выполнять определенные операции, такие как способы и процессы различных форм осуществления изобретения, описанных и/или проиллюстрированных в настоящем документе. Набор команд может быть представлен в виде программы. Программное обеспечение может быть в различных формах, таких как системное программное обеспечение или прикладное программное обеспечение, и может быть воплощено как энергонезависимый машиночитаемый носитель. Кроме того, программное обеспечение может быть в виде коллекции отдельных программ, систем или модулей, программным модулем в большей программе или частью программного модуля. Программное обеспечение также может содержать модульное программирование в виде объектно-ориентированного программирования. Обработка входных данных машиной для обработки информации может выполняться в ответ на команды оператора или в ответ на результаты предыдущей обработки, либо в ответ на запрос, посылаемый другой машиной для обработки информации.[00144] A set of instructions may include various instructions that instruct a computer, module, system or processor, as an information processing machine, to perform certain operations, such as methods and processes of various forms of carrying out the invention described and / or illustrated herein. A set of commands can be represented as a program. The software may be in various forms, such as system software or application software, and may be embodied as a non-volatile computer-readable medium. In addition, the software may be in the form of a collection of individual programs, systems or modules, a software module in a larger program, or part of a software module. The software may also include modular programming in the form of object-oriented programming. Processing of the input data by the information processing machine can be performed in response to the operator’s commands or in response to the results of the previous processing, or in response to a request sent by another information processing machine.

[00145] Используемые здесь термины "программное обеспечение" и "встроенное программное обеспечение" взаимозаменяемы и включают любую компьютерную программу для выполнения компьютером, хранящуюся в запоминающем устройстве, включая запоминающее устройство RAM, ROM, стираемое программируемое постоянное запоминающее устройства (Erasable Programmable Read-Only Memory, EPROM), электрически стираемое и программируемое постоянное запоминающее устройство (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory, EEPROM) и энергонезависимое запоминающее устройство (Non-Volatile RAM, NVRAM). Вышеупомянутые типы запоминающих устройств приводятся только в качестве примера, и поэтому не ограничивают типы запоминающих устройств, пригодных для хранения компьютерной программы. Отдельные компоненты различных форм осуществления изобретения могут быть виртуализированы и могут обрабатываться вычислительной средой облачного типа, например, позволять динамическое распределение вычислительной мощности, не требуя от пользователя заботиться о местоположении, конфигурации и/или определенных аппаратных средствах компьютерной системы.[00145] As used herein, the terms "software" and "firmware" are used interchangeably and include any computer program that is executed by a computer stored in a memory device, including a RAM memory device, a ROM, an erasable programmable read-only memory (Erasable Programmable Read-Only Memory) , EPROM), an electrically erasable and programmable read-only memory (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory, EEPROM) and non-volatile memory (Non-Volatile RAM, NVRAM). The above types of storage devices are given only as an example, and therefore do not limit the types of storage devices suitable for storing a computer program. The individual components of various embodiments of the invention can be virtualized and can be processed by a cloud computing environment, for example, allowing dynamic distribution of computing power without requiring the user to take care of the location, configuration and / or specific hardware of the computer system.

[00146] Следует понимать, что вышеприведенное описание предназначено для иллюстрации изобретения и не ограничивает его. Например, вышеописанные формы осуществления изобретения (и/или их аспекты) могут использоваться в комбинации друг с другом. Кроме того, множество модификаций может быть сделано для приспособления конкретной ситуации или материала к идеям различных форм осуществления изобретения, в пределах его объема. Размеры, типы материалов, ориентации различных компонентов и количества и позиции различных компонентов, описанных здесь, предназначены для определения параметров некоторых форм осуществления изобретения, не ограничивают изобретение и являются просто примерами его осуществления. Много других форм осуществления изобретения и изменений в пределах сущности и объема формулы изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники после рассмотрения вышеприведенного описания. Поэтому объем различных форм осуществления изобретения должен определяться на основании прилагаемой формулы изобретения, наряду с полным объемом охватываемых ею эквивалентов. В прилагаемой формуле изобретения термины "включающий" и "в котором" используются просто как эквиваленты соответствующих терминов "содержащий" и "причем". Кроме того, в нижеследующей формуле изобретения термины "первый", "второй", "третий" и т.д. используются просто как метки и не предназначены для наложения численных требований на их объекты. Кроме того, ограничения нижеследующей формулы изобретения не написаны в формате "средство плюс функция" и не должны интерпретироваться на основании § 112, пункта (f), раздела 35 Свода законов США, если такие ограничения формулы изобретения явно не используют фразу "средство для", сопровождаемую изложением функции без описания дальнейшей структуры.[00146] It should be understood that the above description is intended to illustrate the invention and does not limit it. For example, the foregoing embodiments (and / or aspects thereof) may be used in combination with each other. In addition, many modifications can be made to adapt a particular situation or material to the ideas of various forms of carrying out the invention, within its scope. The sizes, types of materials, orientations of the various components, and the amounts and positions of the various components described herein are intended to determine the parameters of some forms of the invention, do not limit the invention, and are merely examples of its implementation. Many other forms of carrying out the invention and changes within the spirit and scope of the claims will be apparent to those skilled in the art upon consideration of the foregoing description. Therefore, the scope of the various forms of carrying out the invention should be determined on the basis of the attached claims, along with the full scope of its equivalents. In the appended claims, the terms “comprising” and “in which” are used simply as equivalents to the corresponding terms “comprising” and “wherein”. In addition, in the following claims, the terms “first”, “second”, “third”, etc. they are used simply as tags and are not intended to impose numerical requirements on their objects. In addition, the limitations of the following claims are not written in the “tool plus function” format and should not be interpreted in accordance with § 112, paragraph (f), section 35 of the Code of the United States, unless such limitations of the claims are explicitly used in the phrase “ followed by a statement of function without a description of the further structure.

[00147] Настоящее описание использует примеры, чтобы раскрыть различные формы осуществления изобретения, а также позволить специалистам в данной области техники использовать различные формы осуществления изобретения, включая изготовление и эксплуатацию любых устройств или систем и выполнение любых описанных способов. Объем изобретения определяется формулой изобретения и может включать другие примеры, которые будут очевидны специалистам. Такие другие примеры находятся в пределах объема формулы изобретения, если они имеют конструктивные элементы, которые не отличаются от буквальных формулировок формулы изобретения, или включают эквивалентные конструктивные элементы с несущественными отличиями от буквальных формулировок формулы изобретения.[00147] The present description uses examples to disclose various forms of carrying out the invention, and also to allow specialists in the art to use various forms of carrying out the invention, including the manufacture and operation of any devices or systems and the implementation of any described methods. The scope of the invention is defined by the claims and may include other examples that will be apparent to those skilled in the art. Such other examples are within the scope of the claims if they have structural elements that do not differ from the literal formulations of the claims, or include equivalent structural elements with insignificant differences from the literal formulations of the claims.

Claims (60)

1. Система электропитания, содержащая:1. A power system comprising: коммутационную систему, сконфигурированную для функционального соединения с источником питания, который подает электрический ток в множество подземных насосов для откачки ресурса из-под поверхности земли, причем коммутационная система содержит блоки коммутации, сконфигурированные для управления подачей тока от источника питания к насосам, при этом блоки коммутации содержат модули коммутации, которые включают первое твердотельное устройство коммутации, первый конденсатор и конденсатор смещения,a switching system configured to functionally connect to a power source that supplies electric current to a plurality of underground pumps to pump out a resource from below the surface of the earth, the switching system comprising switching blocks configured to control the flow of current from the power source to the pumps, wherein the switching blocks comprise switching modules that include a first solid-state switching device, a first capacitor, and a bias capacitor, причем первое устройство коммутации сконфигурировано для активации и реакции на прием напряжения, которое является по меньшей мере таким же, как напряжение активации первого устройства коммутации, чтобы проводить электрический ток между первым трансформатором и электрической нагрузкой, а также сконфигурировано для деактивации и прекращения прохождения электрического тока между первым трансформатором и электрической нагрузкой,moreover, the first switching device is configured to activate and respond to a voltage that is at least the same as the activation voltage of the first switching device to conduct electric current between the first transformer and the electric load, and is also configured to deactivate and stop the passage of electric current between first transformer and electrical load, первый конденсатор гальванически соединен с первым устройством коммутации и первым трансформатором между первым устройством коммутации и первым трансформатором, причем первый конденсатор сконфигурирован для хранения электрической энергии, принимаемой от первого трансформатора, чтобы активировать первое устройство коммутации, иthe first capacitor is galvanically connected to the first switching device and the first transformer between the first switching device and the first transformer, the first capacitor being configured to store electrical energy received from the first transformer to activate the first switching device, and конденсатор смещения гальванически соединен с первым устройством коммутации между первым конденсатором и первым устройством коммутации и сконфигурирован для гальванического соединения со вторым трансформатором, чтобы принимать напряжение смещения через второй трансформатор,the bias capacitor is galvanically connected to the first switching device between the first capacitor and the first switching device and is configured to galvanically connect to the second transformer to receive the bias voltage through the second transformer, при этом конденсатор смещения также сконфигурирован для приложения напряжения смещения к первому устройству коммутации, чтобы предотвращать активацию первого устройства коммутации и подачу тока от источника питания к одному или более насосам, за исключением случая, когда комбинация напряжения, принимаемого первым устройством коммутации через первый трансформатор, и напряжения смещения является по меньшей мере такой же, как напряжение активации первого устройства коммутации.wherein the bias capacitor is also configured to apply a bias voltage to the first switching device in order to prevent activation of the first switching device and supplying current from the power source to one or more pumps, unless the combination of voltage received by the first switching device through the first transformer, and the bias voltage is at least the same as the activation voltage of the first switching device. 2. Система электропитания по п. 1, в которой модули коммутации также содержат повторитель в виде твердотельного устройства коммутации и диод, причем повторитель в виде твердотельного устройства коммутации гальванически соединен с первым устройством коммутации и первым конденсатором между первым устройством коммутации и первым конденсатором, а диод гальванически соединен с повторителем в виде устройства коммутации и первым устройством коммутации между первым конденсатором и первым устройством коммутации, при этом повторитель в виде устройства коммутации и диод сконфигурированы для подачи электрического шума, принимаемого через первое устройство коммутации, в проводящий контур, который не включает первый конденсатор.2. The power supply system according to claim 1, in which the switching modules also comprise a repeater in the form of a solid-state switching device and a diode, the repeater in the form of a solid-state switching device being galvanically connected to the first switching device and the first capacitor between the first switching device and the first capacitor, and the diode galvanically connected to the repeater in the form of a switching device and the first switching device between the first capacitor and the first switching device, while the repeater in the form of troystva switching diode and configured to deliver electrical noise received through the first switching device in a conductive circuit which does not include the first capacitor. 3. Система электропитания по п. 1, в которой модули коммутации также содержат диод, сконфигурированный для последовательного соединения с конденсатором смещения между вторым трансформатором и конденсатором смещения, при этом катод диода соединен с конденсатором смещения, а анод диода сконфигурирован для соединения со вторым трансформатором.3. The power supply system of claim 1, wherein the switching modules also comprise a diode configured to be connected in series with a bias capacitor between the second transformer and the bias capacitor, wherein the diode cathode is connected to the bias capacitor and the diode anode is configured to connect to the second transformer. 4. Система электропитания по п. 3, в которой диод сконфигурирован для ограничения прохождения тока, принимаемого от второго трансформатора, к конденсатору смещения так, чтобы напряжение смещения было отрицательным.4. The power supply system of claim 3, wherein the diode is configured to limit the passage of current received from the second transformer to the bias capacitor so that the bias voltage is negative. 5. Система электропитания по п. 1, в которой модули коммутации также содержат второе твердотельное устройство коммутации и второй конденсатор, при этом второе устройство коммутации сконфигурировано для активации и реакции на прием напряжения, которое является по меньшей мере таким же, как напряжение активации второго устройства коммутации, чтобы проводить электрический ток между первым трансформатором и электрической нагрузкой, причем второе устройство коммутации сконфигурировано для деактивации и прекращения прохождения электрического тока между первым трансформатором и электрической нагрузкой, второй конденсатор гальванически соединен со вторым устройством коммутации и первым трансформатором между вторым устройством коммутации и вторым трансформатором, причем второй конденсатор также сконфигурирован для хранения электрической энергии, принимаемой от первого трансформатора, чтобы активировать второе устройство коммутации, и5. The power supply system according to claim 1, in which the switching modules also comprise a second solid-state switching device and a second capacitor, the second switching device being configured to activate and respond to a voltage that is at least the same as the activation voltage of the second device switching in order to conduct electric current between the first transformer and the electric load, the second switching device being configured to deactivate and stop the passage of electrical th current between the first transformer and the electrical load, a second capacitor electrically connected to the second device and switching the first transformer between the second switching entity and a second transformer, wherein the second capacitor is further configured to store electrical energy received from the first transformer to activate the second switching device, and конденсатор смещения сконфигурирован для приложения напряжения смещения ко второму устройству коммутации, чтобы предотвращать активацию второго устройства коммутации, за исключением случая, когда комбинация напряжения, принимаемого вторым устройством коммутации через первый трансформатор, и напряжения смещения является по меньшей мере такой же, как напряжение активации второго устройства коммутации.the bias capacitor is configured to apply a bias voltage to the second switching device to prevent the activation of the second switching device, unless the combination of the voltage received by the second switching device through the first transformer and the bias voltage is at least the same as the activation voltage of the second device commutation. 6. Система электропитания по п. 5, в которой первое устройство коммутации сконфигурировано для активации и реакции на прием первым трансформатором импульса положительного напряжения от источника питания без активации второго устройства коммутации, а второе устройство коммутации сконфигурировано для активации и реакции на прием первым трансформатором импульса отрицательного напряжения от источника питания без активации первого устройства коммутации.6. The power supply system of claim 5, wherein the first switching device is configured to activate and respond to the first transformer receiving a positive voltage pulse from the power source without activating the second switching device, and the second switching device is configured to activate and respond to the first transformer receiving a negative pulse voltage from the power source without activating the first switching device. 7. Система электропитания по п. 5, в которой модули коммутации также содержат первый диод, второй диод, третий диод и четвертый диод,7. The power supply system according to claim 5, in which the switching modules also comprise a first diode, a second diode, a third diode and a fourth diode, при этом первый диод имеет катод, функционально соединенный с первым устройством коммутации, и анод, сконфигурированный для функционального соединения с первым трансформатором, и расположен между первым конденсатором и первым трансформатором,wherein the first diode has a cathode functionally connected to the first switching device, and an anode configured to functionally connect with the first transformer, and is located between the first capacitor and the first transformer, второй диод имеет катод, функционально соединенный со вторым устройством коммутации, и анод, сконфигурированный для функционального соединения с первым трансформатором, и расположен между вторым конденсатором и первым трансформатором,the second diode has a cathode functionally connected to the second switching device, and an anode configured to functionally connect with the first transformer, and is located between the second capacitor and the first transformer, третий диод имеет катод, функционально соединенный с анодом первого диода, и катод, функционально соединенный с первым конденсатором, иthe third diode has a cathode functionally connected to the anode of the first diode, and a cathode functionally connected to the first capacitor, and четвертый диод имеет катод, функционально соединенный с анодом второго диода, и катод, функционально соединенный со вторым конденсатором,the fourth diode has a cathode functionally connected to the anode of the second diode, and a cathode functionally connected to the second capacitor, причем аноды третьего и четвертого диодов функционально соединены друг с другом в точке между первым и вторым конденсаторами.moreover, the anodes of the third and fourth diodes are functionally connected to each other at a point between the first and second capacitors. 8. Система электропитания по п. 1, также содержащая первый и второй трансформаторы, при этом первый трансформатор гальванически соединен с первым устройством коммутации и первым конденсатором посредством первой и второй проводящих магистралей, а второй трансформатор гальванически соединен с конденсатором смещения посредством второй проводящей магистрали и третьей проводящей магистрали.8. The power supply system according to claim 1, also containing the first and second transformers, wherein the first transformer is galvanically connected to the first switching device and the first capacitor through the first and second conductive lines, and the second transformer is galvanically connected to the bias capacitor through the second conductive line and the third conducting trunk. 9. Система электропитания, содержащая:9. A power supply system comprising: коммутационную систему, сконфигурированную для функционального соединения с источником питания, который подает электрический ток в множество подземных насосов для откачки ресурса из-под поверхности земли, причем коммутационная система содержит блоки коммутации, сконфигурированные для управления подачей тока от источника питания к насосам, при этом блоки коммутации содержат модули коммутации, которые включают первое твердотельное устройство коммутации, первый конденсатор, повторитель в виде твердотельного устройства коммутации и первый диод,a switching system configured to functionally connect to a power source that supplies electric current to a plurality of underground pumps to pump out a resource from below the surface of the earth, the switching system comprising switching blocks configured to control the flow of current from the power source to the pumps, wherein the switching blocks contain switching modules, which include a first solid-state switching device, a first capacitor, a repeater in the form of a solid-state switching device, and first diode при этом первое твердотельное устройство коммутации сконфигурировано для активации и реакции на прием напряжения, которое является по меньшей мере таким же, как напряжение активации первого устройства коммутации, чтобы проводить электрический ток между первым трансформатором и электрической нагрузкой, причем первое устройство коммутации сконфигурировано для деактивации и прекращения прохождения электрического тока между первым трансформатором и электрической нагрузкой,wherein the first solid-state switching device is configured to activate and respond to a voltage that is at least the same as the activation voltage of the first switching device to conduct electric current between the first transformer and the electric load, the first switching device being configured to deactivate and terminate the passage of electric current between the first transformer and the electric load, первый конденсатор гальванически соединен с первым устройством коммутации и первым трансформатором между первым устройством коммутации и первым трансформатором, причем первый конденсатор сконфигурирован для хранения электрической энергии, принимаемой от первого трансформатора, чтобы активировать первое устройство коммутации,the first capacitor is galvanically connected to the first switching device and the first transformer between the first switching device and the first transformer, the first capacitor being configured to store electrical energy received from the first transformer to activate the first switching device, повторитель в виде твердотельного устройства коммутации гальванически соединен с первым устройством коммутации и первым конденсатором между первым устройством коммутации и первым конденсатором, иa repeater in the form of a solid-state switching device is galvanically connected to the first switching device and the first capacitor between the first switching device and the first capacitor, and первый диод гальванически соединен с повторителем в виде устройства коммутации и первым устройством коммутации между первым конденсатором и первым устройством коммутации, при этом повторитель в виде устройства коммутации и первый диод сконфигурированы для подачи электрического шума, принимаемого через первое устройство коммутации, в проводящий контур, который не включает первый конденсатор.the first diode is galvanically connected to the repeater in the form of a switching device and the first switching device between the first capacitor and the first switching device, while the repeater in the form of a switching device and the first diode are configured to supply electrical noise received through the first switching device to a conductive circuit that is not turns on the first capacitor. 10. Система электропитания по п. 9, в которой блоки коммутации также содержат второй диод, сконфигурированный для последовательного соединения с конденсатором смещения между вторым трансформатором и конденсатором смещения, при этом катод второго диода соединен с конденсатором смещения, а анод второго диода сконфигурирован для соединения со вторым трансформатором.10. The power supply system of claim 9, wherein the switching units also comprise a second diode configured to be connected in series with a bias capacitor between the second transformer and the bias capacitor, wherein the cathode of the second diode is connected to the bias capacitor and the anode of the second diode is configured to connect to second transformer. 11. Система электропитания по п. 10, в которой второй диод сконфигурирован для ограничения прохождения тока, принимаемого от второго трансформатора, к конденсатору смещения так, чтобы напряжение смещения было отрицательным.11. The power supply system of claim 10, wherein the second diode is configured to limit the passage of current received from the second transformer to the bias capacitor so that the bias voltage is negative. 12. Система электропитания по п. 9, в которой блоки коммутации также содержат конденсатор смещения, гальванически соединенный с первым устройством коммутации между первым конденсатором и первым устройством коммутации,12. The power supply system according to claim 9, in which the switching units also comprise a bias capacitor galvanically connected to the first switching device between the first capacitor and the first switching device, при этом конденсатор смещения сконфигурирован для гальванического соединения со вторым трансформатором, чтобы принимать напряжение смещения через второй трансформатор, иwherein the bias capacitor is configured to galvanically connect to the second transformer to receive bias voltage through the second transformer, and для приложения напряжения смещения к первому устройству коммутации, чтобы предотвращать активацию первого устройства коммутации, за исключением случая, когда комбинация напряжения, принимаемого первым устройством коммутации через первый трансформатор, и напряжения смещения является по меньшей мере такой же, как напряжение активации первого устройства коммутации.for applying bias voltage to the first switching device to prevent activation of the first switching device, unless the combination of voltage received by the first switching device through the first transformer and bias voltage is at least the same as the activation voltage of the first switching device. 13. Система электропитания по п. 12, в которой блоки коммутации также содержат второе твердотельное устройство коммутации и второй конденсатор,13. The power supply system according to p. 12, in which the switching units also contain a second solid-state switching device and a second capacitor, при этом второе устройство коммутации сконфигурировано для активации и реакции на прием напряжения, которое является по меньшей мере таким же, как напряжение активации второго устройства коммутации, чтобы проводить электрический ток между первым трансформатором и электрической нагрузкой, причем второе устройство коммутации сконфигурировано для деактивации и прекращения прохождения электрического тока между первым трансформатором и электрической нагрузкой,wherein the second switching device is configured to activate and respond to receiving a voltage that is at least the same as the activation voltage of the second switching device to conduct electric current between the first transformer and the electric load, the second switching device being configured to deactivate and stop the passage electric current between the first transformer and the electric load, второй конденсатор гальванически соединен со вторым устройством коммутации и первым трансформатором между вторым устройством коммутации и вторым трансформатором, причем второй конденсатор сконфигурирован для хранения электрической энергии, принимаемой от первого трансформатора, чтобы активировать второе устройство коммутации, иthe second capacitor is galvanically connected to the second switching device and the first transformer between the second switching device and the second transformer, the second capacitor being configured to store electrical energy received from the first transformer to activate the second switching device, and конденсатор смещения сконфигурирован для приложения напряжения смещения ко второму устройству коммутации, чтобы предотвращать активацию второго устройства коммутации, за исключением случая, когда комбинация напряжения, принимаемого вторым устройством коммутации через первый трансформатор, и напряжения смещения является по меньшей мере такой же, как напряжение активации второго устройства коммутации.the bias capacitor is configured to apply a bias voltage to the second switching device to prevent the activation of the second switching device, unless the combination of the voltage received by the second switching device through the first transformer and the bias voltage is at least the same as the activation voltage of the second device commutation. 14. Система электропитания по п. 13, в которой первое устройство коммутации сконфигурировано для активации и реакции на прием первым трансформатором импульса положительного напряжения от источника питания без активации второго устройства коммутации, а второе устройство коммутации сконфигурировано для активации и реакции на прием первым трансформатором импульса отрицательного напряжения от источника питания без активации первого устройства коммутации.14. The power supply system of claim 13, wherein the first switching device is configured to activate and respond to the first transformer receiving a positive voltage pulse from the power source without activating the second switching device, and the second switching device is configured to activate and respond to the first transformer receiving a negative pulse voltage from the power source without activating the first switching device. 15. Система электропитания по п. 9, в которой блоки коммутации также содержат второй диод, третий диод, четвертый диод и пятый диод,15. The power supply system according to claim 9, in which the switching units also comprise a second diode, a third diode, a fourth diode and a fifth diode, при этом второй диод имеет катод, функционально соединенный с первым устройством коммутации, и анод, сконфигурированный для функционального соединения с первым трансформатором, и расположен между первым конденсатором и первым трансформатором,wherein the second diode has a cathode functionally connected to the first switching device, and an anode configured to functionally connect with the first transformer, and is located between the first capacitor and the first transformer, третий диод имеет катод, функционально соединенный со вторым устройством коммутации, и анод, сконфигурированный для функционального соединения с первым трансформатором, и расположен между вторым конденсатором и первым трансформатором,the third diode has a cathode functionally connected to the second switching device, and an anode configured to functionally connect with the first transformer, and is located between the second capacitor and the first transformer, четвертый диод имеет катод, функционально соединенный с анодом второго диода, и катод, функционально соединенный с первым конденсатором, иthe fourth diode has a cathode functionally connected to the anode of the second diode, and a cathode functionally connected to the first capacitor, and пятый диод имеет катод, функционально соединенный с анодом третьего диода, и катод, функционально соединенный со вторым конденсатором,the fifth diode has a cathode functionally connected to the anode of the third diode, and a cathode functionally connected to the second capacitor, причем аноды четвертого и пятого диодов функционально соединены друг с другом в точке между первым и вторым конденсаторами.moreover, the anodes of the fourth and fifth diodes are functionally connected to each other at a point between the first and second capacitors. 16. Система электропитания, содержащая:16. An electrical power system comprising: коммутационную систему, сконфигурированную для функционального соединения с источником питания, который подает электрический ток в множество подземных насосов для откачки ресурса из-под поверхности земли, причем коммутационная система содержит блоки коммутации, сконфигурированные для управления подачей тока от источника питания к насосам, при этом блоки коммутации содержат модули коммутации, которые включают первое твердотельное устройство коммутации, первый конденсатор, конденсатор смещения, повторитель в виде твердотельного устройства коммутации и первый диод,a switching system configured to functionally connect to a power source that supplies electric current to a plurality of underground pumps to pump out a resource from below the surface of the earth, the switching system comprising switching blocks configured to control the flow of current from the power source to the pumps, wherein the switching blocks comprise switching modules that include a first solid-state switching device, a first capacitor, a bias capacitor, a solid state repeater Switching Devices and the first diode, при этом первое устройство коммутации сконфигурировано для активации и реакции на прием напряжения, которое является по меньшей мере таким же, как напряжение активации первого устройства коммутации, чтобы проводить электрический ток между первым трансформатором и электрической нагрузкой, причем первое устройство коммутации сконфигурировано для деактивации и прекращения прохождения электрического тока между первым трансформатором и электрической нагрузкой,wherein the first switching device is configured to activate and respond to a voltage that is at least the same as the activation voltage of the first switching device to conduct electric current between the first transformer and the electrical load, the first switching device being configured to deactivate and stop the passage electric current between the first transformer and the electric load, первый конденсатор гальванически соединен с первым устройством коммутации и первым трансформатором между первым устройством коммутации и первым трансформатором, причем первый конденсатор сконфигурирован для хранения электрической энергии, принимаемой от первого трансформатора, чтобы активировать первое устройство коммутации,the first capacitor is galvanically connected to the first switching device and the first transformer between the first switching device and the first transformer, the first capacitor being configured to store electrical energy received from the first transformer to activate the first switching device, конденсатор смещения гальванически соединен с первым устройством коммутации между первым конденсатором и первым устройством коммутации, причем конденсатор смещения сконфигурирован для гальванического соединения со вторым трансформатором, чтобы принимать напряжение смещения через второй трансформатор, и для приложения напряжения смещения к первому устройству коммутации, чтобы предотвращать активацию первого устройства коммутации, за исключением случая, когда комбинация напряжения, принимаемого первым устройством коммутации через первый трансформатор, и напряжения смещения является по меньшей мере такой же, как напряжение активации первого устройства коммутации,the bias capacitor is galvanically connected to the first switching device between the first capacitor and the first switching device, the bias capacitor being configured to galvanically connect to the second transformer to receive bias voltage through the second transformer, and to apply bias voltage to the first switching device to prevent activation of the first device switching, except when the combination of voltage received by the first switching device through h the first transformer, and the bias voltage is at least the same as the activation voltage of the first switching device, повторитель в виде устройства коммутации гальванически соединен с первым устройством коммутации и первым конденсатором между первым устройством коммутации и первым конденсатором, иa repeater in the form of a switching device is galvanically connected to the first switching device and the first capacitor between the first switching device and the first capacitor, and первый диод гальванически соединен с повторителем в виде устройства коммутации и первым устройством коммутации между первым конденсатором и первым устройством коммутации, причем повторитель в виде устройства коммутации и первый диод сконфигурированы для подачи электрического шума, принимаемого через первое устройство коммутации, в проводящий контур, который не включает первый конденсатор.the first diode is galvanically connected to the repeater in the form of a switching device and the first switching device between the first capacitor and the first switching device, and the repeater in the form of a switching device and the first diode are configured to supply electrical noise received through the first switching device to a conductive circuit that does not include first capacitor. 17. Система электропитания по п. 16, в которой блоки коммутации также содержат второй диод, сконфигурированный для последовательного соединения с конденсатором смещения между вторым трансформатором и конденсатором смещения, при этом катод второго диода соединен с конденсатором смещения, а анод второго диода сконфигурирован для соединения со вторым трансформатором, причем второй диод сконфигурирован для ограничения прохождения тока, принимаемого от второго трансформатора, к конденсатору смещения так, чтобы напряжение смещения было отрицательным.17. The power supply system of claim 16, wherein the switching units also comprise a second diode configured to be connected in series with a bias capacitor between the second transformer and the bias capacitor, wherein the cathode of the second diode is connected to the bias capacitor and the anode of the second diode is configured to connect to a second transformer, the second diode configured to limit the passage of current received from the second transformer to the bias capacitor so that the bias voltage is negative valuable. 18. Система электропитания по п. 16, в которой блоки коммутации также содержат второе твердотельное устройство коммутации и второй конденсатор,18. The power supply system of claim 16, wherein the switching units also comprise a second solid-state switching device and a second capacitor, при этом второе устройство коммутации сконфигурировано для активации и реакции на прием напряжения, которое является по меньшей мере таким же, как напряжение активации второго устройства коммутации, чтобы проводить электрический ток между первым трансформатором и электрической нагрузкой, и второе устройство коммутации сконфигурировано для деактивации и прекращения прохождения электрического тока между первым трансформатором и электрической нагрузкой,wherein the second switching device is configured to activate and respond to a voltage that is at least the same as the activation voltage of the second switching device to conduct electric current between the first transformer and the electrical load, and the second switching device is configured to deactivate and stop the passage electric current between the first transformer and the electric load, второй конденсатор гальванически соединен со вторым устройством коммутации и первым трансформатором между вторым устройством коммутации и вторым трансформатором, причем второй конденсатор сконфигурирован для хранения электрической энергии, принимаемой от первого трансформатора, чтобы активировать второе устройство коммутации, иthe second capacitor is galvanically connected to the second switching device and the first transformer between the second switching device and the second transformer, the second capacitor being configured to store electrical energy received from the first transformer to activate the second switching device, and конденсатор смещения сконфигурирован для приложения напряжения смещения ко второму устройству коммутации, чтобы предотвращать активацию второго устройства коммутации, за исключением случая, когда комбинация напряжения, принимаемого вторым устройством коммутации через первый трансформатор, и напряжения смещения является по меньшей мере такой же, как напряжение активации второго устройства коммутации.the bias capacitor is configured to apply a bias voltage to the second switching device to prevent the activation of the second switching device, unless the combination of the voltage received by the second switching device through the first transformer and the bias voltage is at least the same as the activation voltage of the second device commutation. 19. Система электропитания по п. 18, в которой первое устройство коммутации сконфигурировано для активации и реакции на прием первым трансформатором импульса положительного напряжения от источника питания без активации второго устройства коммутации, а второе устройство активации сконфигурировано для активации и реакции на прием первым трансформатором импульса отрицательного напряжения от источника питания без активации первого устройства коммутации.19. The power supply system of claim 18, wherein the first switching device is configured to activate and respond to the first transformer receiving a positive voltage pulse from the power source without activating the second switching device, and the second activation device is configured to activate and respond to the first transformer receiving a negative pulse voltage from the power source without activating the first switching device. 20. Система электропитания по п. 18, в которой блоки коммутации также содержат второй диод, третий диод, четвертый диод и пятый диод,20. The power supply system according to claim 18, in which the switching units also comprise a second diode, a third diode, a fourth diode and a fifth diode, при этом второй диод имеет катод, функционально соединенный с первым устройством коммутации, и анод, сконфигурированный для функционального соединения с первым трансформатором, и расположен между первым конденсатором и первым трансформатором,wherein the second diode has a cathode functionally connected to the first switching device, and an anode configured to functionally connect with the first transformer, and is located between the first capacitor and the first transformer, третий диод имеет катод, функционально соединенный со вторым устройством коммутации, и анод, сконфигурированный для функционального соединения с первым трансформатором, и расположен между вторым конденсатором и первым трансформатором,the third diode has a cathode functionally connected to the second switching device, and an anode configured to functionally connect with the first transformer, and is located between the second capacitor and the first transformer, четвертый диод имеет катод, функционально соединенный с анодом второго диода, и катод, функционально соединенный с первым конденсатором, иthe fourth diode has a cathode functionally connected to the anode of the second diode, and a cathode functionally connected to the first capacitor, and пятый диод имеет катод, функционально соединенный с анодом третьего диода, и катод, функционально соединенный со вторым конденсатором,the fifth diode has a cathode functionally connected to the anode of the third diode, and a cathode functionally connected to the second capacitor, причем аноды четвертого и пятого диодов функционально соединены друг с другом в точке между первым и вторым конденсаторами.moreover, the anodes of the fourth and fifth diodes are functionally connected to each other at a point between the first and second capacitors.
RU2016130163A 2015-07-24 2016-07-22 Methods and systems for controlling voltage switching RU2713140C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/808,713 2015-07-24
US14/808,713 US9856722B2 (en) 2014-03-14 2015-07-24 Methods and systems for controlling voltage switching

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2016130163A RU2016130163A (en) 2018-01-25
RU2713140C2 true RU2713140C2 (en) 2020-02-03

Family

ID=57881859

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016130163A RU2713140C2 (en) 2015-07-24 2016-07-22 Methods and systems for controlling voltage switching

Country Status (2)

Country Link
CA (1) CA2936999C (en)
RU (1) RU2713140C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1624683A1 (en) * 1988-11-11 1991-01-30 Московский энергетический институт Transistor switch
US20030142513A1 (en) * 2002-01-31 2003-07-31 Patrizio Vinciarelli Factorized power architecture with point of load sine amplitude converters
US20030170077A1 (en) * 2000-03-27 2003-09-11 Herd Brendan Paul Riser with retrievable internal services
RU2518907C1 (en) * 2012-11-26 2014-06-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" Uninterrupted and secured power supply system for crucial power consumers

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1624683A1 (en) * 1988-11-11 1991-01-30 Московский энергетический институт Transistor switch
US20030170077A1 (en) * 2000-03-27 2003-09-11 Herd Brendan Paul Riser with retrievable internal services
US20030142513A1 (en) * 2002-01-31 2003-07-31 Patrizio Vinciarelli Factorized power architecture with point of load sine amplitude converters
RU2518907C1 (en) * 2012-11-26 2014-06-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" Uninterrupted and secured power supply system for crucial power consumers

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016130163A (en) 2018-01-25
CA2936999A1 (en) 2017-01-24
CA2936999C (en) 2023-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9856722B2 (en) Methods and systems for controlling voltage switching
US9438120B2 (en) Systems and methods for fast kilovolt switching in an X-ray system
US8861681B2 (en) Method and system for active resonant voltage switching
US9160325B2 (en) Systems and methods for fast kilovolt switching in an X-ray system
US10637461B2 (en) Gate drive devices and switching systems
US8687768B2 (en) Method and system for passive resonant voltage switching
US20100098217A1 (en) Fast switching circuit for x-ray imaging applications
JP4460958B2 (en) X-ray generator and slip ring for CT system
US9423515B2 (en) Photon counting detector
US10396109B2 (en) Local storage device in high flux semiconductor radiation detectors and methods of operating thereof
JP7059180B2 (en) Detection value determination system
US20090245467A1 (en) System and method of fast switching for spectral imaging
US20120027161A1 (en) Power management of ct systems
JP2020516878A (en) Pulse shaper
US10149655B2 (en) Photon counting imaging apparatus and X-ray detection apparatus
RU2713140C2 (en) Methods and systems for controlling voltage switching
US9008275B2 (en) Voltage switching in an imaging modality that utilizes radiation to image an object
RU2617440C2 (en) Particle accelerator with switching device near acceleration section
US20210085277A1 (en) Systems and methods for powering an imaging system
US9930765B2 (en) Dynamic damper in an X-ray system
US20160013735A1 (en) Wide power range resonant converter
US10722206B2 (en) X-ray high voltage device and X-ray image diagnosis apparatus
JP6490911B2 (en) X-ray computed tomography apparatus, X-ray high voltage apparatus, tube voltage generation method, and tube voltage generation program
JP2019057364A (en) X-ray high voltage device and x-ray image diagnostic device