Высоковольтный ключ Советский патент 1981 года по МПК H03K17/567 

(54) ВЫСОКОВОЛБТНЫЙ КЛЮЧ

1

Изобретение относится к импульсной технике и может бь1ть использовано в ключевых регуляторах напряжения с емкостным характером нагрузки.

Известны высоковольтные ключи, содержащие цепь из последовательно включенных рабочих тиристоров, параллельно которой включена цепь искусственной коммутации, состоящая из источника запирающего напряжения, например, заряженного конденсатора и вспомогательного ключа, выполненного в виде последовательно соединенных транзисторов или тиристоров 1.

Однако STjOT класс высоковольтных ключей обладает существенным недостатком, который заключается в том, что установленная MoniHOCTb элементов коммутации должна быть соизмерима с установленной мощностью рабочих тиристоров. Это приводит к усложнению схемы ключа и, следователь-но, снижает надежность его работы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является высоковольтный ключ, содержащий последовательно включенный рабочий тиристор и газоразрядную лампу. Параллельно лампе для удержания ее в горящем- состоянии включен источник тока через высоковольтный диод, при этом источник тока шунтирован низковольтным ключомтранзистором 2.

В этом устройстве установленная мощность транзисторного ключа может быть уменьшена более чем на порядок. Однако достигается это только в случае отсутствия сбоя фазы следования импульсов управления. При наличии сбоя фазы следования импульсов на транзисторе возникают перенапряжения, которые могут вызвать выход его из сроя. Таким образом, в известном устройстве высокая надежность работы ключа не обеспечивается.

Цель изобретения - повышение надежности работы высоковольтного ключа.

Поставленная цель достигается тем, что в высоковольтном ключе, содержащем цепь из последовательно соединенных тиристоров, параллельно которым, включена другая цепь из последовательно соединенных низковольтного источника напряжения и транзисторного ключа, последовательно с транзисторным ключом включен высоковольт. ный диод, при этом все элементы другой цепи включены в прямом направлении по отношению к рабочему току тиристоров.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема высоковольтного ключа.

Высоковольтный ключ содержит высоковольтный столб 1, состоящий из последовательно соединенных тиристоров 2, параллельно который включены шунтирующие резисторы 3. Для запуска тиристоров между катодом одного из них и управляющим электродом следующего включены конденсаторы 4. Между катодом и управляющим электродом последнего в столбе тиристора 2 включен импульсный трансформатор 5. Для коммутации тиристорного столба 1 между его анодом и катодом последовательно включены источник 6 напряжения, транзисторный ключ 7, и. высоковольтный диод 8. Источник 6 напряжения состоит из понижающего трансформатора 9, выпрямительного моста 10, конденсатора И. Для управления транзисторным ключом служит согласующий трансформатор 12,разделительный конденсатор 13 и токоограничивающий резистор 14.

Высоковольтный ключ работает следуют щим образом.

В начальный момент ключ заперт и разница напряжений высоковольтного источника и нагрузки, представляющей собой активно емкостной характер, приложена в прямом направлении к тиристорному столбу 1, а через выпрямитель 10 у транзистор 7 в обратном направлении к высоковольтному диоду 8. При этом конденсаторы 4 заряжены. Диод 8 заперт и ток в цепи выпрямитель 10транзистор 7 - диод 8 отсутствует.

При подаче короткого импульса включения столба на первичную обмотку трансформатора 5 включения последний тиристор 2 столба 1 отпирается и шунтирующий его конденсатор 4 начинает разряжаться через открытый тиристор и управляющий переход предыдущего тиристора. Предыдущий тиристор также отпирается и процесс протекает до тех пор, пока не откроются все тиристоры 2 столба 1. В этот момент нагрузка через открытые тиристоры столба подключается к высоковольтному источнику и начинается быстрый заряд емкости нагрузки через тиристорный столб. После того, как в процессе заряда разница напряжений между высоковольтным источником и нагрузкой становится меньще напряжения низковольтного выпрямителя ТО, диод 8 отпирается и по цепи плюс выпрямителя 10 - открытые тиристоры 2 столба 1 - диод 8 - транзистор 7 (открытый положительным смещением на базе от выпрямителя 10 (через резистор 14 начинает протекать ток, величина которого больше тока удержания тиристоров 2, поэтому тиристорный столб остается вклюценным на все время, необходимое для поддержания заданного уровня напряжения на нагрузке. Разделительный конденсатор 13 предотвращает шунтирование по постоянному току перехода база-эмиттер транзистора 7 вторичной обмоткой импульсного трансформатора 12 выключения.

В момент выключения высоковольтного ключа на трансформатор 12 выключения подается короткий импульс, запирающий транзистор 7. Транзистор запирается и прерывает ток, поддерживающий тиристоры 2 во включенном состоянии. Так как ток нагрузки меньше тока удержания тиристоров 2, то тиристоры запираются, и отпирание транзистора 7 после окончания запирающего импульса уже не приведет к отпиранию столба. Таким образом, схема готова к дальнейшим включениям.

Вновь введенный высоковольтный диод 8 в сочетании с низковольтным выпрямителем 10 позволяет применить в схеме высоковольтного ключа, предназначенного для коммутации высокого напряжения, например, на аноде электроннолучевой трубки, тиристорньш высоковольтный столб, не находивший ранее применения в схемах данного типа, ввиду того, что после включения тиристорного столба ток нагрузки столба, т.е. ток анода ЭЛТ становится меньше тока удержания тиристоров во включенном состоянии и ключ автоматически выключается, отключая нагрузку от высоковольтного источника, что недопустимо. Высоковольтный диод в сочетании с низковольтным выпрямителем обеспечивают протекйНие в тиристорном столбе тока,удерживающего столб в открытом состоянии после его включения, и сохраняют тем самым постоянный уровень напряжения на аноде электроннолучевой трубки вплоть до момента следующего переключения.

Формула изобретения

Высоковольтный ключ, содержащий цепь из последовательно соединенных тиристоров, параллельно которым включена другая цепь из последовательно соединенных низковольтного источника напряжения и транзисторного ключа, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, последовательно с транзисторным ключом включен высоковольтный диод, при этом все элементы другой цепи включены в прямом направлении по отношению к рабочему току тиристоров. Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

О

со

м

Г