Высоковольтный переключатель

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в импульсных передатчиках и устап вках 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.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (ду 1 Н 03 К 17/60,с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTGPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4280431/24-21 (22) 07.07.87 ,(46) 15.03.89. Бюл. й- 10 (72) В.С.Уманский (53) 621.382 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1185594, кл. Н 03 К 17/08, 1985.

Авторское свидетельство СССР

У 1162031, кл. Н 03 К 17/60, 1985. (54) ВЫСОКОВОЛЬТНЬ И ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано

„„SU„„ ll 465996 А 1 в импульсных передатчиках и устав.;вках 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...

13-{М вЂ” 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...1-М, что защищает их от перегрузки. 1 ил.

1465996

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в

1 импульсных передатчиках и установках для ускорения заряженных частиц.

Цель изобретения — повышение надежности высоковольтного переключателя за счет обеспечения защиты ключевых транзисторов ат перегрузки при коротких замыканиях в нагрузке.

На чертеже представлена схема высоковольтного переключателя.

Высоковольтный переключатель содержит М ключевых транзисторов 1-1...

1-M первого типа проводимости, М первых и M вторых диодов 2-1...2-M u 3-1...3-M М-1 третьих диодов 4-1...

I 4"(И-1), четвертьй диод 5, М конден саторов 6-1...6-М, И первых и И втоi рых резисторов 7-1...7-М и 8-1...8-И, 20 И-1 третьих резисторов 9-1...9-(N-1), источник 10 питания, М-1 четвертых резисторов 11-1...11-(M -1), М-1 пятых резисторов 12-1...12-(M-1) и И-1 блоков 13-1... 13-(M-ll) защиты. 25

Каждый из блоков 13-1...13-(М-1) защиты содержит первый разрядньй

| транзистор 14 первого типа проводимости, второй разрядный трензистар

15 второго типа проводимости, пятый

16, шестой 17 и седьмой 18 диоды, дифференцирующую цепь 19, шестой 20 ! и седьмой 21 резисторы.

Эмиттер первого ключевага транзистора 1-1 подключен к общей шине 22 и

3 через саотьетствующие первьй резистор 7-1 и первый диод 2-1, которые саеди"

1 иены параллельно, к входной шине 23 и базе первого транзистора 1-1, база каждого последующего транзистора

1-2...1-И через соответствующие пер.вый резистор 7-2.../-И и первый диод

2-2...2-М, которые включены параллельно, соединена с первым выводам соответствующего предыдущего конденсатора 6-1...6-(М-.1) и через соответствующие третий резистор 9-1...9-(N-1) и третий диод 4-1...4-(N-1), которые включены параллельна, с общей шиной

22 коллектор каждого ключевого транФ 5О зистора 1-1... 1-И через соответствующие второй резистор 8-1„..8-И и второй диод 3-1...3-М, которые включены параллельно, соединен с одной шиной источника IÎ питания, другая шина

5 которого подключена к общей шине 22, коллектор И-го транзистора 1-M Соеди: нен с одним выводам N-га конденсатора б-M другой вывод которого подключен через четвертый диод 5 и нагрузку которые соединены. параллельно, к абureA шине 22, эмиттер каждого последующего ключевого транзистора 1-2...

1-М через соответствующий четвертый резистор 11 — 1...11-(М-1) подключен к первому выводу соответствующего предьдущего конденсатора 6-1...6-(М-1), второй вывод которого через соответствующий пятый резистор 12-1.....12-(M-1) соединен с коллектором соответствующего предыдущего ключевого транзистора 1-1...1-(М-1), коллектор каждого последующего ключевого транзистора

1-2...1-M подключен к одному входу соответствующей дифференци1 ующей цепи l9 другой вход которой соединен с первым выводом соответствующего предыдущего конденсатора 6-1...6;(M-1) и через шестой резистор 20 — с первыми выводами пятого 16 и шестого 17 диодов, базой первого разрядного транзистора 14, эмиттер которого подклю" чен к второму выводу пятого диода 16 и эмиттеру данного ключевого транзис" тора 1-2...1-М, второй вывод шестого диода 1/ соединен с выходом дифференцирующей цепи 19, коллектор первого разрядного транзистора 14 через седьмой резистор 21 подключен к коллектору второго разрядного транзистора

15, база которого соединена с коллекторам. соответствующега предыдущего ключевого транзистора 1-1...1-(M-1) и одним выводом седьмого диода 18, другой вывод которого подключен к эмиттеру второго разрядного транзистора 15 и второму выводу соответствующего предьдущего конденсатора 6-1... б- (N-1)

Высоковольтный переключатель работает следующим образом.

В исходном состоянии в паузах меж.ду импульсами все транзисторы 1-1... l-М, 14 и 15 заперты. Лри этом ат источника 10 происходит заряд конденсаторов 6-1...6-М., Ток заряда конден.сатора 6-1 при этом протекает па це пи". положительный полюс источника. l0 — резистор 8-1 — пиад 18 — кондей сатар 6-1 — диод 2-2 — диод 4-1 — об щая шина 22 и отрицательный полюс источника 10. Аналогично протекают токи заряда остальных конденсаторов, кроме И-го (6-М). Заряд конденсатора 6-М происходит током, протекающим от .,источника 10 через резистор 8-И и диод 5. В процессе заряда всех кан5

55 .разряда конденсаторов 6-1...6-(И-1).

146 денсаторов 6-1...6-(И-1) на диодах

18 и 2-2...2-M создаются отрицательные перепады напряжений, запирающие транзисторы 1-2...1-M и 15. Диоды

3-1. ° .3-И в это время заперты. К концу заряда все конденсаторы 6-1...6-M заряжаются до напряжения Е источника

10 питания с полярностью, укаэанной на чертеже.

При подаче импульса положительной полярности с заданной длительностью на базу транзистора 1-1 он отпирается и к резисторам 7-2 и 9-1 прикладывается отрицательный перепад напряжения относительно общей шины 22, равный напряжению Е на конденсаторе

6-1 и запирающий диоды 2-2 и 4-1. На резисторе 7-2 и база-эмиттерном переходе транзистора 1-2 образуется положительный перепад напряжения, в результате чего транзистор 1-2 отпирается. Аналогично происходит отпирание .всех остальных ключевых транзисторов.

В результате к нагрузке 24 прикладывается отрицательный импульс напряжения.

После окончания положительного импульса на базу транзистора i-. 1 подается отрицательный запирающий импульс, амплитуда которого ограничива.ется диодом 2-1. Транзистор 1-1 запи. рается, и напряжение на его коллекторе возрастает до величины, несколько меньшей Е,вследствие частичного разряда ,конденсатора 6-1 за время импульса.После этого аналогично описанному начинает идти ток заряда конденсатора, образующийся отрицательный перепад напряжения на диоде 2-2 поступает на 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- пульса и элементы переключателя возвращаются в исходное состояние.

В процессе запирания ключевых, транзисторов может возникнуть ситуация, когда после запирания, например, транзистора 1-1 остальные транзисто.ры еще остаются открытыми (из-за pasброса времен рассасывания). В резуль" .тате к коллектору транзистора 1-1 в . течение некоторого времени может оказаться приложенным напряжение, близкое к МЕ, которое существует на кон денсаторах 6-1 — 6-М, включенных последовательно через открытые транзис-

5996 6 торы 1-1 " 1-M. Однако при этом происходит отпирание диода 3-.1, благодаря чему обеспечивается путь для разряда указанных конденсаторов через нагрузку 24 и источник 10 питания. Величина напряжения на коллекторе транзистора 1 — 1 в этих условиях не превышает величины Е напряжения источника 10. Аналогично защищены и другие транзисторы (в результате отпирания диодов 3-2 — 3-М)

При отпирании транзисторов 1-1 1-М в нормальном режиме работы в процессе формирования фронта импульса напряжение на их коллекторах уменьшается, на выходах дифференцирующих цепей 19 образуются отрицательные импульсы, которые запирают диоды 17 в результате транзисторы 14 остаются запертыми. На резисторах 11-1...

11-(М-1) в результате протекания то ка нагрузки образуются положительные импульсы, ограничиваемые по амплиту-, 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 нор" мальной работе переключателя во время импульсов транзистор 14 заперт„ а 15 — открыт, поскольку они соединены последовательно, то ток через них не проходит и они не оказывают влияния 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-M в процессе их запирания образуются положительные перепады напряжения, они дифференци" руются цепями 19, на их выходах появляются положительные импульсы. Они отпирают диоды 17 и транзисторы 14.

Ток нагрузки, протекающий через транзисторы 1-2... 1-М и резисторы 12-1...

12-(M-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-(M-1), что обеспечивает ускоренное запирание транзисторов .1-2...

1-M. Резисторы 21 ограничиьают токи

При коротком замыкании нагрузки

24 во время импульса напряжение на ней обращается в нуль, а к открытым транзисторам прикладывается положи7 1465996 8

25 изобретения

1 (Формула (Составитель Д.Ивано

Техред JI,Сердюкова

Редактор Н,Киштулинец

Корректор M.Màêñèìèøèíåö

Заказ 3119 Тираж 884 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 т ельный перепад напряжения, примерно равный МГ. Зтот перепад дифференцируется цепями 19, на их выходах появляются положительные импульсы отЭ

S пирающие диоды 7 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... 6-(M-1); на резисторах 11 — 1...

11-(M 1) при этом образуются положительные импульсы с увеличенной амплитудой, обеспечивающие быстрое запирание ключевых транзисторов 1-2. ° . (1-M по эмиттерам. Таким образом, при

1 коротком замыкании в нагрузке 24 бло( ки защиты 13-1... 13-(M--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 н нагрузке.

Высоковольтный переключатель, содержащий М ключевых транзисторов ep ного типа проводимости, М первых и

M вторых диодов, M-1 третьих диодов,,четвертый диод, М конденсаторов, М первых и M вторых резисторов, М-1 третьих резисторов, источник питания, ! эмиттер первого ключевого транзистора подключен к общей шине и через со1 ответствующие, первый резистор и первый диод, которые соединены парал1 лельно, к входной шине и базе первого транзистора, база к.-щцого последующего транзистора через соответствующие первый резистор и первый диод, которые включены параллельно, соединена с первым выводом соответствующего предьдущего конденсатора и через соответствующие третий резистор и третий диод, которые включены параллельно, с общей шиной, коллектср каждого ключевого транзистора через со» ответствующие второй резистор и второй диод, которые включены параллельно, соединен с одной шиной источника питания, другая шина которого подключена к общей шине, коллектор M-го транзистора соединен с одним выводом

M-го конденсатора, другой вывод которого подключен через четвертый диод и нагрузку, которые соединены параллельно, к общей шине, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения надежности„ введены M-1 четвертых резисторов, М-1 пятых резисто" ров и M-1 блоков зашиты, каждый из которых содержит первый 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 подкпючен к первому выводу соответствующего предьдущего конденсатора, второй вывод которого через соответствующий пятый резистор соединен с коллектором соответствующего предьдущего ключевого транзистора, коллектор каждого последующего ключевого транзистора подключен к одному входу соответствующей дифференцирующей цепи, другой вход которой соединен с первым выводом соответствующего предьдущего 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 транзистора, база которого соединена с кол- лектором соответствующего предьдущего ключевого транзистора и одним выводом седьмого диода, другой вывод которого подключен к эмиттеру второго разрядного транзистора и второму выводу соответствующего предьдущего конденсатора. в

Произнодстненно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101