Высоковольтный переключатель Советский патент 1989 года по МПК H03K17/60 

дьшается отрицательный перепад напря- 15 цессе формирования фронта импульса

жения относительно общей шины 22, равньш напряжению Е на конденсаторе 6-1 и запирающий диоды 2-2 и 4-1. На резисторе 7-2 и база-эмиттерном перенапряжение на их коллекторах уменьшается; на выходах дифференцирующих цепей 19 образуются отрицательные импульсы, которые запирают диоды 17

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в импульсных передатчиках и устап в- ках для ускорения заряженных частиц. Цель изобретения - повьппение надежности .высоковольтного переключателя. Введение резисторов 11-1...11-(М-1) и 12-1...12-(М-1), блоков 13-1... NS 13-(М -1) защиты и новых связей в высоковольтный переключатель позволило при коротком замыкании в нагрузке 24 осуществить дополнительный разряд конденсаторов 6-1...6-(М-1) и создать запирающий потенциал на Б-Э-переходе транзисторов 1-2..о1-М, что защищает их от перегрузки. 1 ил.

ходе транзистора 1-2 образуется поло- 20 в результате транзисторы 14 остаются

жительныи перепад напряжения, в ре- ;зультате чего транзистор 1-2 отпирается. Аналогично происходит отпирание .всех остальньпс ключевых транзисторов. В результате к нагрузке 24 прикладывается отрицательньй импульс напряжения.

После окончания положительного импульса на базу транзистора Jrl подается отрицательный запирающий импульс , амплитуда которого ограничивается диодом 2-1. Транзистор 1-1 запи- -рается, и напряжение на его коллекторе возрастает до величины, несколько

меньшей Е, вследствие частичного разряда НИН на работу переключателя. Блоки

;Конденсатора 6-1 за время импульса.После этого аналогично описанному начи- ;нает идти ток заряда конденсатора образующийся отрицательный перепад напряжения на диоде 2-2 поступает на о базу транзистора 1-2 и обеспечивает ускоренное его запирание. Аналогично происходит и запирание всех остальных ключевых транзисторов. В результате на нагрузке 24 формируется срез им- 45 пульса и элементы переключателя в.оз- вращаются в исходное состояние.

В процессе запирания ключевых транзисторов может возникнуть ситуа- ция, когда после запирания, например, go ;транзистора 1-1, остальные транзисто. ры еще остаются открытыми (из-за разброса времен рассасывания). В резуль- .тате к коллектору транзистора 1-1 в..: течение некоторого времени может ока- gg заться приложенньи напряжение, близ- кое к ME, которое существует на кон- денсаторах 6-1 - 6-М, включенных последовательно через открытые транзисзащиты 13-1...13-(М-1) в этих условиях не работают. Во время формиро ния среза импульсов на коллекторах транзисторов 1-2...1-М в процессе и запирания образуются положительные перепады напряжения, они дифференци руются цепями 19, на их выхода по являются положительные импульсы. О отпирают диоды 17 и транзисторы 14 Ток нагрузки, протекающий через тр зисторы 1-2...1-м и резисторы 12-1 12-(М-1), в это время еще идет, бл годаря чему транзистор 15 отпирает

В результате через транзисторы 14, 15 и резисторы 11-1...11-(М-1) протекают токи разряда конденсатор 6-1...6-(М-1), что обеспечивает ус ренное запирание транзисторов .1-2.. 1-м. Резисторы 21 ограничивают токи :разряда конденсаторов 6-1.. .6-(М-1) При коротком замыкании нагрузки 24 во время импульса напряжение на ней обращается в нуль, а к открытым транзисторам прикладьшается положи.запертыми. На резисторах 11-1... 11-(М-1) в результате протекания то- ка нагрузки образуются положительные импульсы, ограничиваемые по амплиту25 де диодами 16 и запирающие транзисторы 14. На резисторах 12-1...12-(М-1) одновременно образуются отрицательные .импульсы, поступающие на базы транзисторов 15 и отпирающие их. При нор30 мальной работе переключателя во время импульсов транзистор 14 заперт, а 15 - открытi поскольку они соединены последовательно, то ток через них не проходит и они не оказывают алияНИН на работу переключателя. Блоки

защиты 13-1...13-(М-1) в этих условиях не работают. Во время формирова-. ния среза импульсов на коллекторах транзисторов 1-2...1-М в процессе их запирания образуются положительные перепады напряжения, они дифференцируются цепями 19, на их выхода появляются положительные импульсы. Они отпирают диоды 17 и транзисторы 14. Ток нагрузки, протекающий через транзисторы 1-2...1-м и резисторы 12-1... 12-(М-1), в это время еще идет, благодаря чему транзистор 15 отпирается.

В результате через транзисторы 14, 15 и резисторы 11-1...11-(М-1) протекают токи разряда конденсаторов 6-1...6-(М-1), что обеспечивает ускоренное запирание транзисторов .1-2... 1-м. Резисторы 21 ограничивают токи разряда конденсаторов 6-1.. .6-(М-1) . При коротком замыкании нагрузки ; 24 во время импульса напряжение на ней обращается в нуль, а к открытым транзисторам прикладьшается положительньгй перепад напряжения, примерно равный ME. Этот перепад дифференцируется цепями 19j на их выходах появляются положительные импульсы, отпирающие диоды 17 и транзисторы 14 в блоках защиты 13-1,..13-(М-1). В результате через открытые транзисторы 14 и 15, включенные последовательно, происходит разряд конденсаторов 6-1 , . .б-(М-1); на резисторах 11-К.. 11-(М-1) при этом образуются положительные импульсы с увеличенной амплитудой, обеспечивающие быстрое запирание ключевых транзисторов 1-2... 1-м по эмиттерам. Таким образом, при коротком замыкании в нагрузке 24 блоки защиты 13-1...13-(М-1) обеспечивают запирание транзисторов 1-2- 1-М.

Надежность предлагаемого высоковольтного переключателя выше чем у известных за счет обеспечения защиты ключевых транзисторов от перегрузки при коротких замыканиях в нагрузке.

Формула изобретения

Бысоковольтньй переключатель, содержащий М ключевых транзисторов первого типа проводимости, М первых и М вторых диодов, М-1 третьи х диодов, .четвертый диод,.М конденсаторов, М первых и М вторых резисторов, М-1 третьих резисторов, источник питания эмиттер первого ключевого транзистора подключен к общей шине и через соответствующие .первый резистор и первый диод, которые соединены параллельно, к входной шине и базе первого транзистора, база каж,цого последующего транзистора через соответствующие первьш резистор и первьш диод, которые включены параллепьно, соединена с первым выводом соответствующего предьщущего конденсатора и через соответствующие третий резистор и третий диод, которые включены параллельно, с общей тиной, коллектор каждого ключевого транзистора через со- ответствующие второй резистор и второй диод, которые включены параллель

0

5

0

5

5

Q

0

5

но, соединен с одной шиной источника питания, другая шина которого подключена к общей шине, коллектор М-го транзистора соединен с одним выводом М-го конденсатора, другой вывод которого подключен через четвертый диод и нагрузку, которые соединены параллельно, к общей шине отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, введены М-1 четвертых резисторов, М-1 пятых резисторов и М-1 блоков защиты, каждый из которых содержит первьш разрядный транзистор первого типа проводимости, второй разрядный транзистор второго типа проводимости, пятый, шестой и седьмой диоды, дифференцирующую цепь шестой и седьмой резисторы, эмиттер каждого последующего ключевого транзистора через соответствующий четвер- тый резистор подключен к первому выводу соответствующего предыдущего конденсатора, второй вывод которого через соответствующий пятый резистор соединен с коллектором соответствующего предыдущего ключевого транзистора, коллектор каждого последующего ключевого транзистора подключен к одному входу соответствующей дифференцирующей цепи, другой вход которой соединен с первым выводом соответствующего предыдуще го конденсатора и через шестой резистор с первыми выводами пятого и шестого диодов, базой первого разрядного транзистора, эмиттер которого подключен к второму выводу пятого диода и эмит теру данного ключевого транзистора, второй вывод шестого диода соединен с выходом дифференцирующей цепИ, коллектор первого разрядного транзистора через седьмой резистор подключен к коллектору второго разрядного тран- зистора, база которого соединена с кол- лектором соответствующего предыдущего ключевого транзистора и одним выводом седьмого диода, другой вывод которого подключен к эмиттеру второго разрядного транзистора и второму выводу соответствующего предьщущего конденсатора.