Изобретение относится к области электротехники, импульсной техники и может использоваться для коммутации высокого напряжения в генераторах высоковольтных прямоугольных импульсов, которые находят широкое применение, в частности, в научном приборостроении, ориентированном на обеспечение биологических исследований, на разработку средств накачки лазеров и модуляции лазерного излучения, на создание генераторов, на инициирование импульсной эмиссии электронов/ионов из жидких металлов в пучковых нанотехнологиях и др.
Транзисторы с изолированным затвором, полевые МОП-транзисторы (MOSFET) и биполярные (IGBT), применяют для коммутации больших напряжений и мощностей, они обеспечивают высокую скорость переключения между состояниями «Выкл»→«Вкл»→«Выкл» и имеют длительный срок службы. В генераторах высоковольтных прямоугольных импульсов, эти транзисторы выполняют одинаковую функцию, их переключающие характеристики подобны, поэтому IGBT и MOSFET взаимозаменяемы в электрических схемах. Последовательное соединение N транзисторов с изолированным затвором образует электронный ключ, который позволяет значительно увеличить амплитуду высоковольтных импульсов в генераторах. Главная проблема применения таких ключей - возникновение неравенства высоковольтных напряжений на транзисторах в статическом и динамических режимах работы, что искажает форму прямоугольного импульса генератора и может вызвать электрический пробой всех транзисторов. У MOSFET с изолированным затвором скорости переключения между состояниями «Выкл»→«Вкл»→«Выкл» несколько выше, чем у IGBT, поэтому для MOSFET проблема выравнивания напряжений в ключах является более острой.
Из современного уровня техники известны генераторы высоковольтных прямоугольных импульсов, в которых балансировка напряжений на последовательно соединенных транзисторах с изолированным затвором выполняется с помощью разных техник, одна из них состоит в том, что в генераторе имеются блоки, электронные схемы которых регулируют обратные связи между высоковольтными напряжениями на транзисторах электронного ключа и воздействиями на затворы транзисторов (Винтрих А., Николаи У., Турски В., Рейман Т. Проблемы параллельного и последовательного соединения IGBT. Часть 2. Последовательное включение IGBT // Силовая Электроника, № 5, 2013. С. 60-84). Время срабатывания у высоковольтных схем обратных связей должно быть в несколько раз меньшее, чем времена переходных процессов «Выкл»→«Вкл» и «Вкл»→Выкл» в транзисторах, состояниями которых схемы управляют, поэтому, широкое распространение получили другие технические решения, не связанные с применением схем обратных связей.
Из уровня техники известен высоковольтный генератор прямоугольных импульсов (Syarafina N., Othman В., Jindo Т., Yamada М., Tsuyama М., Nakano Н. Fast high voltage solid state switch using insulated gate bipolar transistor for discharge-pumped lasers // World Academy of Science, Engineering and Technology International Journal of Electrical and Computer Engineering. 2014. V.8. No. 12. P. 1876-1879), содержащий электронный ключ из N последовательно соединенных биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT), причем один из двух концевых транзисторов последовательности подключен к общей шине, а второй концевой транзистор подключен к нагрузке Каждый из транзисторов последовательности зашунтирован одинаковыми резисторами, которые образуют делитель напряжения. Один из выводов блока питания ключа, который включает регулируемый высоковольтный источник питания, зашунтирован накопительным конденсатором и подключен к нагрузке, а другой вывод блока питания подключен к общей шине. Блок управляющих синхронных воздействий на затворы всех N транзисторов обеспечивает одновременное инициирование переходов «Выкл»→«Вкл» («Вкл»→«Выкл») ключа. В статическом состоянии ключа «Выкл», делитель напряжения предотвращает появление дисбаланса напряжений на транзисторах из-за разных значений у них токов утечки.
Недостатками аналога являются появление дисбаланса напряжений на транзисторах при переключениях «Вкл»→«Выкл» и большой расход энергии высоковольтного источника на делителе в состоянии «Выкл». Дисбаланс напряжений обусловлен медленным сбросом заряда с затворов тех N-1 транзисторов, которые не подключены непосредственно к нагрузке (сброс заряда с затвора крайнего транзистора через нагрузку происходит значительно быстрее, чем через большие по номиналу резисторы делителя). Этот недостаток аналога ухудшает качество высоковольтных прямоугольных импульсов (искажает форму импульсов), уменьшает частоту следования импульсов и не позволяет получить максимально возможную амплитуду импульсов, которая определяется суммой максимальных блокирующих напряжений всех транзисторов электронного ключа.
Из уровня техники известен высоковольтный генератор прямоугольных импульсов (Continetti R.E., Cyr D.R., Neumark D.M. Fast 8 kV metal-oxide semiconductor field-effect transistor switch // Rev. Sci. Instrum. 1992. V. 63. N 2. P. 1840-1841), содержащий электронный ключ из десяти полевых транзисторов (MOSFET) с изолированным затвором, причем один из двух концевых транзисторов последовательности подключен к общей шине, а второй концевой транзистор подключен к нагрузке Каждый из транзисторов последовательности зашунтирован варистором. Варисторы ограничивают максимальное напряжение на транзисторах, предотвращая перенапряжение, ведущее к пробою. Блок питания ключа включает регулируемый высоковольтный источник, зашунтированный накопительным конденсатором, при этом один полюс источника подключен к нагрузке, а другой полюс к общей шине.
Недостаток аналога заключаются в том, что сброс заряда с эквивалентных емкостей затворов N-1 транзисторов через варисторы происходит медленнее, чем у крайнего транзистора электронного ключа (сброс заряда через нагрузку), т.е. дисбаланс напряжений на транзисторах возникает из-за разных скоростей переходов «Вкл»→«Выкл». Это искажает форму заднего фронта у высоковольтных прямоугольных импульсов генератора и уменьшает частоту следования импульсов. Другие недостатки аналога: собственная электрическая емкость варисторов уменьшает скорость переключения транзисторов, а разброс параметров варисторов вынуждает производить их предварительный отбор с использованием высоковольтного оборудования и приборов
Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению, принятому за прототип, является высоковольтный генератор (Chen X., Yu L., Jiang Т., Tian H., Huang К., Wang J. A high-voltage solid-state switch based on series connection of IGBTs for PEF applications // IEEE TRANSACTIONS ON PLASMA SCIENCE. 2017, V. 45. No. 8. P.2328-2334.), содержащий электронный ключ из N соединенных последовательно транзисторов с изолированным затвором, в частности, биполярных транзисторов (IGBT), причем один из двух концевых транзисторов последовательности подключен к общей шине, а другой концевой транзистор подключен к нагрузке. Все транзисторы ключа зашунтированы одинаковыми резисторами, образующими делитель напряжения. Кроме того, все транзисторы ключа зашунтированы снабберами, которые выравнивают напряжения на всех N транзисторах в динамических режимах «Выкл»→«Вкл»→«Выкл» работы генератора. Один из выводов блока питания ключа, который включает регулируемый высоковольтный источник, зашунтированный накопительным конденсатором, подключен к нагрузке, а другой вывод блока питания подключен к общей шине. Блок управляющих синхронных воздействий на затворы всех N транзисторов обеспечивает одновременное инициирование переходов «Выкл»→«Вкл» («Вкл»→«Выкл») ключа. При переходах «Выкл»→«Вкл» сопротивление каждого транзистора резко уменьшается до характерного значения Ron, указанного в технической документации, через транзисторы протекает импульс тока, а на нагрузке (модуль импеданса нагрузки значительно больше Ron) появляется высоковольтный импульс.
Недостатками прототипа являются:
- недостаточно высокое качество выравнивания напряжений создает условия для пробоя электронного ключа при увеличении амплитуды высоковольтных импульсов генератора, когда на ключ подают напряжение, близкое к сумме блокирующих напряжений всех N транзисторов;
- трудность в наладки работы снабберов, для которых предложено множество разных электрических схем, оптимизирующих те или иные аспекты выравнивания напряжений, но отсутствует общая теория их работы в переходных режимах работы транзисторов разного типа (параметры и характеристики транзисторов могут сильно отличаться);
- электрические компоненты снабберов, такие как резисторы, конденсаторы, диоды, варисторы и др., имеют разброс параметров, что ухудшает качество выравнивания напряжений на транзисторах электронного ключа и понижает надежность работы генератора;
- трудность разработки и наладки снабберов резко возрастают, если в электронном ключе используются транзисторы разных типов, например, транзисторы с разным максимальным напряжением блокировки, или, если для увеличения мощности высоковольтных импульсов параллельно каждому из транзисторов ключа подключают несколько дополнительных транзисторов.
Технической задачей предложенного изобретения является улучшение балансировки напряжений на последовательно соединенных транзисторах с изолированным затвором в генераторах высоковольтных прямоугольных импульсов.
Техническим результатом изобретения является эффективное и универсальное решение проблемы выравнивания напряжений на транзисторах в электронных ключах, входящих в состав генераторов высоковольтных прямоугольных импульсов.
Новизна предложенного изобретения состоит в том, что в генераторе прямоугольных импульсов функция выравнивания напряжений на N транзисторах электронного ключа перенесена с резистивного делителя и снабберов на N регулируемых источников высоковольтного питания и N нагрузок транзисторов.
Изобретение обеспечивает:
- высокое качество выравнивания напряжений на транзисторах электронного ключа;
- увеличение скорости переключения всех транзисторов между состояниями «Выкл»→«Вкл»→«Выкл» без перегрузки транзисторов по напряжению даже в условиях, когда напряжение блокирования ключа близко к сумме максимальных напряжений блокирования всех транзисторов;
- увеличение частоты следования высоковольтных прямоугольных импульсов и их амплитуды;
- увеличение мощности высоковольтных прямоугольных импульсов без переналадки электрической схемы генератора путем подключения к каждому из N транзисторов электронного ключа параллельно нескольких транзисторов;
- выравнивание напряжений на последовательно соединенных транзисторах, имеющих разное максимальное напряжение блокирования;
- увеличение надежности генератора;
- упрощение наладки электрической схемы генератора.
Технический результат изобретения достигается тем, что генератор высоковольтных прямоугольных импульсов, содержащий электронный ключ из N последовательно соединенных друг с другом транзисторов с изолированным затвором, транзисторы соединены между собой N-1 электрическими контактами так, что один концевой транзистор подключен к общей шине, а другой концевой транзистор подключен к выводу нагрузки, блок питания электронного ключа, включающий регулируемый высоковольтный источник питания, зашунтированный накопительным конденсатором, при этом один полюс источника питания подключен к общей шине, а другой полюс подключен ко второму выводу нагрузки, и блок управляющих синхронных воздействий на затворы всех транзисторов электронного ключа, дополнительно снабжен N-1 нагрузками, каждая из которых подключена одним выводом к одному из N-1 контактов, а блок питания электронного ключа дополнительно снабжен N-1 регулируемыми высоковольтными источниками питания, зашунтированными накопительными конденсаторами, при этом один полюс у всех дополнительных источников подключен к общей шине, а другой полюс подключен ко второму выводу одной из N-1 дополнительных нагрузок.
Для увеличения мощности, генератор высоковольтных прямоугольных импульсов дополнительно снабжен N транзисторами с изолированным затвором, каждый из которых соединен параллельно с каждым из N транзисторов электронного ключа, а количество параллелей определяется требуемой мощностью высоковольтных импульсов генератора.
Эффективность предложенного технического решения обеспечивается переносом функций выравнивания напряжений с резистивного делителя и снабберов на дополнительные источники высоковольтного питания и дополнительные нагрузки транзисторов, а универсальность предложенного технического решения обеспечивает применимость изобретения не только для последовательного соединения одинаковых транзисторов, но и для последовательного соединения транзисторов разных типов, для последовательных электронных ключей с разным числом параллельно подключенных транзисторов.
Сущность изобретения поясняется схемами, представленными на Фиг. 1 и Фиг. 2. На Фиг. 1 представлена функциональная схема генератора прямоугольных импульсов. Генератор высоковольтных прямоугольных импульсов содержит: электронный ключ (I), где
1.1-1.N - последовательно соединенные друг с другом транзисторы с изолированным затвором;
2.1- 2.N-1 - электрические контакты.
Электрические контакты 2.1- 2.N-1, соединяющие смежные транзисторы в последовательности 1.1 - 1.N, изображены на Фиг. 1 унифицировано для транзисторов с изолированным затвором, как MOSFET, так и IGBT, т.е. 2.1- 2.N-1 означает последовательность контактов исток-сток или последовательность контактов эмиттер-коллектор.
3.1- 3.N - нагрузки транзисторов электронного ключа; блок питания электронного ключа (II), где
4.1- 4.N - регулируемые высоковольтные источники;
5.1- 5.N - накопительные конденсаторы;
блок управляющих синхронных воздействий (III) на затворы N транзисторов электронного ключа.
Функция блока управляющих синхронных воздействий (III) на затворы транзисторов электронного ключа состоит в обеспечении одновременного инициирования переходов «Выкл»→«Вкл» («Вкл»→«Выкл») в N транзисторах ключа.
На Фиг. 2 приведена схема генератора высоковольтных прямоугольных импульсов с увеличенной мощностью.
Для увеличения мощности генератора в электронный ключ (I) дополнительно введены транзисторы так, что к каждому из N последовательно соединенных транзисторов (1.1 - 1.N) подключен параллельно один дополнительный транзистор. Для большего увеличения мощности высоковольтных импульсов в предложенном генераторе высоковольтных импульсов, к каждому из транзисторов (1.1 - 1.N) последовательного электронного ключа могут быть подключены параллельно от 1 до М транзисторов. Генератор высоковольтных прямоугольных импульсов с увеличенной, например, в два раза мощностью высоковольтных импульсов содержит:
Электронный ключ (I), в котором N пар параллельно объединенных транзисторов с изолированным затвором соединены последовательно, где
пар транзисторов, пары соединены между собой последовательно (N-1) электрическими контактами; электрические контакты.
Электрические контакты (2.1- 2.N-1), соединяющие смежные пары транзисторов в последовательности пар изображены на фиг. 2 унифицировано для транзисторов с изолированным затвором, как MOSFET, так и IGBT, т.е. контакты (2.1- 2.N-1) могут означать соединение исток-сток или эмиттер-коллектор смежных транзисторов электронного ключа; нагрузки для пар транзисторов электронного ключа; блок питания электронного ключа (II), где
4.1,4.2,… 4.N - регулируемые высоковольтные источники питания;
5.1, 5.2,… 5.N - накопительные конденсаторы;
блок управляющих синхронных воздействий (III) на затворы транзисторов электронного ключа.
Генератор высоковольтных прямоугольных импульсов работает следующим образом. При включении генератора, высоковольтное напряжение подается на все N транзисторов (1.1 - 1.N) электронного ключа (I). Высоковольтные потенциалы на N-1 контактах (2.1 - 2.N-1), соединяющих соседние транзисторы электронного ключа, и на один концевой транзистор ключа, поступают через N нагрузок (3.1-3.N) от регулируемых высоковольтных источников питания (4.1- 4.N), которые зашунтированы N накопительными конденсаторами (5.1 - 5.N) блока питания электронного ключа (II). В состоянии ключа «Выкл» заданное, сбалансированное, распределение напряжений на транзисторах (1.1 - 1.N) поддерживают регулируемые источники (4.1- 4.N). Высоковольтные напряжения Е4.1, Е4.2,…E4,N источников (4.1 - 4.N), с учетом их полярности относительно общей шины, удовлетворяют неравенствам для абсолютных величин в электронных ключах (I), которые составлены из N последовательно соединенных транзисторов (MOSFET или IGBT). В состоянии ключа «Выкл», сопротивление любого из транзисторов (1.1 - 1.N) значительно превышает сопротивление соответствующей нагрузки.
При подаче на затворы всех N транзисторов электронного ключа (I) импульсов с блока управляющих синхронных воздействий (III), эквивалентные емкости затворов заряжаются и при достижении пороговых напряжений на затворах, транзисторы (1.1 - 1.N) переходят из состояния «Выкл» в состояние «Вкл», сопротивление каждого транзистора уменьшается до характерного значения Ron (определено в технической документации). Сопротивление нагрузки в схеме значительно больше соответствующего сопротивления Ron- Высокое напряжение, приложенное в состоянии «Выкл» к транзистору, перераспределяется при переходе «Выкл»→«Вкл» между транзистором и его нагрузкой. В состоянии «Вкл» большая часть высокого напряжения приложена не к транзистору, а к нагрузке. Аналогичные перераспределения высокого напряжения происходят синфазно на всех транзисторах ключа при переходах «Выкл»→«Вкл». В состоянии «Вкл» транзисторов и ключа, на выходе генератора регистрируется плато высоковольтного прямоугольного импульса.
В заданные моменты времени, блок управляющих синхронных воздействий (III) прекращает поддерживать напряжения на эквивалентных емкостях затворов транзисторов (1.1 - 1.N) электронного ключа (I), тогда эти емкости разряжаются, а транзисторы и ключ совершают переходы «Вкл»→«Выкл», при этом плато высоковольтного импульса генератора обрывается. При переходах «Вкл»→«Выкл», сопротивления транзисторов быстро увеличиваются, напряжение на транзисторах возрастает, а напряжения на нагрузках уменьшаются до малых значений, определяемых током утечки транзистора в состоянии «Выкл». Скорость перехода каждого транзистора между состояниями «Вкл»→«Выкл» определяется техническими характеристиками транзисторов данного типа и номиналом нагрузки. При увеличении номинала нагрузки время перехода «Вкл»→«Выкл» возрастает и это позволяет легко уравнивать скорости переходов «Вкл»→«Выкл» у транзисторов разных типов в электронном ключе (I), обеспечивая точную балансировку напряжений между транзисторами в переходных режимах работы генератора.
В условиях синхронной подачи импульсов блоком управляющих воздействий (III) на затворы транзисторов электронного ключа, генератор может давать на выходе высоковольтные прямоугольные импульсы предельно высокой (для транзисторов ключа) амплитуды в силу высокого качества выравнивания напряжений на транзисторах. При генерации импульсов предельно высокой амплитуды, определяемой суммой блокирующих напряжений всех транзисторов ключа, источники блока питания ключа (II) подают следующие напряжения:
где Umax - максимальное блокирующее напряжение отдельного транзистора данного типа. Для транзисторов разных типов (разное максимальное напряжение блокирования) и при предельно высокой амплитуде высоковольтных импульсов генератора, напряжения высоковольтных источников (4.1- 4.N) удовлетворяют соотношениям:
При регулировании в широких пределах
амплитуды высоковольтных импульсов генератора, напряжения высоковольтных источников питания (4.1- 4.N) удовлетворяют соотношениям:
где регулируемый коэффициент α<1.
Длительность высоковольтного прямоугольного импульса генератора зависит от длительности воздействия, который блок управляющих синхронных воздействий (III) оказывает на затворы транзисторов электронного ключа (I). Максимальная длительность плато высоковольтного импульса генератора ограничена номиналами накопительных конденсаторов (5.1- 5.N). Частота повторения высоковольтных импульсов генератора зависит от скоростных характеристик транзисторов (1.1 - 1.N), мощности регулируемых высоковольтных источников (4.1- 4.N) и эффективности отвода тепла с транзисторов (1.1-1.N) ключа.
Генератор высоковольтных прямоугольных импульсов работает аналогично и в случае, когда в последовательном электронном ключе для увеличения мощности высоковольтных импульсов подключены в параллель дополнительные транзисторы. Например, выравнивание напряжений между последовательно подключенными сборками (из соединенных параллельно транзисторов) обеспечивается изменением величин соответствующих нагрузок. При этом блок управляющих синхронных воздействий (III) должен быстро зарядить эквивалентную емкость не одного затвора, а в несколько раз большую эквивалентную емкость параллельно подключенных затворов. Поэтому блок III должен быть рассчитан на большие импульсные токи.
Достижение технического результата иллюстрируется примером схемы генератора прямоугольных импульсов, приведенным на Фиг. 3, созданного при выполнении исследований в области эмиссионной электроники.
Генератор содержит электронный ключ, составленный из двух последовательно соединенных одинаковых MOSFET с изолированным затвором (типа STP4N150 с Umax =1.5 кВ) T1 и Т2; блок синхронных управляющих воздействий (III), который включает задающий генератор сигналов (ЗГС), синхронно воздействующий на входы двух одинаковых высоковольтных драйверов типа ADUM4223. Входная, низковольтная (LV), и выходная, высоковольтная (HV), секции драйверов ADUM4223 разделены высоковольтной изоляцией, поэтому секции питаются от отдельных источников. Драйвер 1D_LV/1D_HV воздействует импульсом тока на затвор транзистора Т1, а драйвер 2D_LV/2D_HV - на затвор транзистора Т2. Номинал нагрузочных резисторов составляет 430 Ом. Напряжения F1 и F2 на высоковольтных выводах регулируемых источников питания ключа задаются в соотношении E2=2 E1 для одинаковых транзисторов Т1 и Т2.
На Фиг. 4 показаны осциллограммы напряжений на стоках транзисторов T1(STP4N150) и T2(STP4N150) при генерации высоковольтных импульсов предельно высокой амплитуды, определяемой суммой блокирующих напряжений обоих транзисторов электронного ключа Вертикальная развертка осциллограмм равна 0.5 кВ/дел, горизонтальная развертка - 50 нс/дел. При регистрации осциллограмм, блок управляющих синхронных воздействий III подавал на оба затвора (Т1 и Т2) последовательность из четырех импульсов тока, каждый импульс заряжал затвор до напряжения ≈15 В (относительно истока соответствующего транзистора). В конкретном конструктивном исполнении и при заданном режиме работы генератор выдавал за 550 нс четыре высоковольтных импульса амплитудой A=2.7 кВ. Длительность переднего фронта у высоковольтных импульсов была менее 20 нс (длительность заднего фронта ≈20 нс) при отсчете по уровню 10-90% от амплитуды А. Эффективная частота повторения высоковольтных импульсов составляла ≈7.3 МГц, что в 7 раз превышает максимальную стационарную частоту импульсов, которую, согласно паспортным данным, может обеспечить микросхема ADUM4223.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
Способ быстрого включения силового транзистора с изолированным затвором и устройства с его использованием | 2018 |
|
RU2713559C2 |
Формирователь мощных наносекундных импульсов с лавинообразным переключением | 2019 |
|
RU2712098C1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕНЕРАЦИИ ОЗОНА ПРИ ПОМОЩИ ИМПУЛЬСНОГО БАРЬЕРНОГО РАЗРЯДА | 2007 |
|
RU2363653C1 |
Генератор импульсов для возбуждения активных сред на самоограниченных переходах атомов металлов | 2022 |
|
RU2795675C1 |
Генератор импульсов возбуждения | 2019 |
|
RU2716289C1 |
ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ МОДУЛЯТОР СО СТАБИЛИЗАЦИЕЙ АМПЛИТУДЫ ИМПУЛЬСОВ И ЭЛЕКТРОННЫЙ КЛЮЧ ДЛЯ НЕГО (ВАРИАНТЫ) | 2006 |
|
RU2339158C2 |
КЛЮЧЕВОЙ КАСКОДНЫЙ УМНОЖИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ККУНПТВВ | 2007 |
|
RU2340082C1 |
Статический преобразователь напряжения | 2019 |
|
RU2717966C1 |
ИНДУКТОРНЫЙ ГЕНЕРАТОР С СОВМЕЩЕННЫМИ ОБМОТКАМИ ВОЗБУЖДЕНИЯ И СТАТОРА | 2017 |
|
RU2658636C1 |
ПОЛУМОСТОВОЙ АВТОГЕНЕРАТОРНЫЙ ИНВЕРТОР | 2014 |
|
RU2573647C1 |
Изобретение относится к области электротехники, импульсной техники и может использоваться для коммутации высокого напряжения в генераторах высоковольтных прямоугольных импульсов с электронным ключом на основе последовательного соединения транзисторов с изолированным затвором (IGBT или MOSFET). Техническим результатом изобретения является улучшение выравнивания напряжений на транзисторах в электронных ключах, входящих в состав генераторов высоковольтных прямоугольных импульсов. Технический результат изобретения достигается тем, что генератор высоковольтных прямоугольных импульсов, содержащий электронный ключ из последовательно соединенных N транзисторов с изолированным затвором, регулируемый высоковольтный источник питания, зашунтированный накопительным конденсатором, и блок синхронной подачи управляющих напряжений на затворы всех N транзисторов, дополнительно снабжен (N-1) нагрузками, каждая из которых подключена одним выводом к одному из (N-1) контактов, соединяющих смежные транзисторы последовательности. При этом блок питания электронного ключа дополнительно снабжен (N-1) источниками, зашунтированными накопительными конденсаторами. Технический результат предложенного технического решения обеспечивается переносом функций выравнивания напряжений с резистивного делителя и снабберов на дополнительные источники высоковольтного питания и дополнительные нагрузки транзисторов. Предложенное техническое решение обеспечивает применимость изобретения не только для последовательного соединения одинаковых транзисторов, но и для последовательного соединения транзисторов разных типов, для последовательных электронных ключей с разным числом параллельно подключенных транзисторов. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
1. Генератор высоковольтных прямоугольных импульсов, содержащий электронный ключ из N транзисторов с изолированным затвором, последовательно соединенных друг с другом посредством N-1 электрических контактов так, что один из двух концевых транзисторов последовательности подключен к общей шине, а второй концевой транзистор подключен к выводу нагрузки, блок питания электронного ключа, включающий регулируемый высоковольтный источник питания, зашунтированный накопительным конденсатором, при этом один полюс источника питания подключен к общей шине, а другой полюс подключен ко второму выводу нагрузки, и блок управляющих синхронных воздействий на затворы всех транзисторов электронного ключа, отличающийся тем, что генератор дополнительно снабжен (N-1) нагрузками, каждая из которых подключена одним выводом к одному из (N-1) контактов, соединяющих смежные транзисторы последовательности, а блок питания электронного ключа дополнительно снабжен (N-1) регулируемыми высоковольтными источниками питания, зашунтированными накопительными конденсаторами, при этом один полюс у всех дополнительных источников подключен к общей шине, а другой полюс подключен ко второму выводу одной из (N-1) дополнительных нагрузок.
2. Генератор высоковольтных прямоугольных импульсов по п. 1, который дополнительно снабжен N транзисторами с изолированным затвором, каждый из которых соединен параллельно с каждым из N транзисторов электронного ключа, а количество параллелей определяется требуемой мощностью высоковольтных импульсов генератора.
WO 2021110607 A1, 10.06.2021 | |||
Импульсный генератор (его варианты) | 1980 |
|
SU911693A1 |
0 |
|
SU402137A1 | |
CN 103066953 A, 24.04.2013 | |||
ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ | 1996 |
|
RU2121215C1 |
Chen X., Yu L., Jiang Т., Tian H., Huang К., Wang J | |||
A high-voltage solid-state switch based on series connection of IGBTs for PEF applications // IEEE TRANSACTIONS ON PLASMA SCIENCE | |||
Автомобиль-сани, движущиеся на полозьях посредством устанавливающихся по высоте колес с шинами | 1924 |
|
SU2017A1 |
Железобетонный фасонный камень для кладки стен | 1920 |
|
SU45A1 |
No | |||
Топка с несколькими решетками для твердого топлива | 1918 |
|
SU8A1 |
Авторы
Даты
2024-05-13—Публикация
2023-09-21—Подача