一种串联Mos栅控晶闸管的触发电路的制作方法

本发明涉及触发电路，特别是一种串联mos栅控晶闸管的触发电路。

背景技术：

1、mos栅控晶闸管(mos-controlled thyristor,mct)是一种具备双极特性的复合型、压控功率半导体器件，通过mos管控制内部晶闸管的开通和关断，由于存在显著电导调制效应和闩锁特性，mct具有极低的导通电阻，同时由于其采用了mos栅结构，驱动复杂程度也远低于流控晶闸管器件。mct兼具浪涌电流能力强和驱动简便的优点，在闪光灯、强流脉冲加速器、爆炸丝起爆等领域中获得了广泛使用，在高电压应用场景中，mct需串联使用，因此要求设计专用的触发电路。

2、传统的高压晶闸管串联触发电路多使用大功率脉冲变压器直接触发或高压光耦隔离信号、高强度电源变压器隔离供电的方案，存在体积大、同步性差等问题。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明提供一种串联mos栅控晶闸管的触发电路。

2、本发明公开了一种串联mos栅控晶闸管的触发电路，其包括若干依次级联连接的隔离驱动模块；每个隔离驱动模块包括隔离变压器、驱动器和高压隔离电源；隔离变压器分别与对称设置在其两侧的驱动器连接；驱动器对称设置在隔离变压器两侧；高压隔离电源对称设置在隔离变压器两侧；位于同一侧的高压隔离电源和驱动器连接；mos控制晶闸管对称设置在每个隔离驱动模块两侧；驱动器与其位于同一侧的mos控制晶闸管连接；

3、隔离变压器，用于接收信号源输入的驱动信号并对其进行隔离，之后输出至驱动器；

4、驱动器，用于将隔离变压器输出的信号整形触发mos控制晶闸管；

5、高压隔离电源，用于为驱动器供电。

6、进一步地，所有隔离驱动模块中的高压隔离电源的电源输入端连接；所有隔离驱动模块中的高压隔离电源的接地端连接；

7、在每个隔离驱动模块中，高压隔离电源的正输出端连接与其位于同一侧的驱动器的电源端，负输出端连接与其位于同一侧的驱动器的接地端，输出端与其位于同一侧的mos控制晶闸管的阴极端共同接地。

8、进一步地，所有隔离驱动模块中的隔离变压器的初级绕组串联连接；初级隔离驱动模块中的初级绕组的异名端与末级隔离驱动模块中的高压隔离电源的接地端连接，同时还与末级隔离驱动模块中的初级绕组的同名端连接；

9、在每个隔离驱动模块中，隔离变压器的一个次级绕组的两端均与一侧的驱动器连接，另一个次级绕组的两端与另一侧的驱动器连接。

10、进一步地，在每个隔离驱动模块中，隔离变压器的一个次级绕组的同名端与驱动器的输入端连接，异名端与该驱动器的接地端连接；另一个次级绕组的同名端与其位于不同侧的驱动器的输入端连接，异名端与该驱动器的接地端连接。

11、进一步地，在每个隔离驱动模块中，每一侧的驱动器的输出端通过驱动电阻与mos控制晶闸管的门极连接，mos控制晶闸管的阴极与高压隔离电源的输出端连接；mos控制晶闸管的门极和阴极之间连接双向抑制二极管，用于限制开通过程中mos控制晶闸管的门极感应出的脉冲电压，保护驱动电路；每一侧的所有mos控制晶闸管串联连接。

12、进一步地，位于一侧串联连接的mos控制晶闸管在负高压电路中，与末级隔离驱动模块连接的mos控制晶闸管的阴极连接负高压，与第一级隔离驱动模块连接的mos控制晶闸管的阳极接地；第一级隔离驱动模块与信号源连接；其余所有位于同一侧的mos控制晶闸管的阳极与相邻的mos控制晶闸管的阴极连接。

13、进一步地，位于另一侧串联连接的mos控制晶闸管在正高压电路中，与末级隔离驱动模块连接的mos控制晶闸管的阳极连接正高压，与第一级隔离驱动模块连接的mos控制晶闸管的阴极接地；第一级隔离驱动模块与信号源连接；其余所有位于同一侧的mos控制晶闸管的阳极与相邻的mos控制晶闸管的阴极连接。

14、进一步地，每一级mos控制晶闸管开关的触发电路相同，隔离变压器的初级绕组采用同心串联结构，以使驱动脉冲到达各隔离变压器的时间差异尽可能小。

15、进一步地，在驱动脉冲前沿到来之前，隔离变压器次级绕组输出0电平，高压隔离电源的负输出端经驱动器接通至mos控制晶闸管的门极，为mos控制晶闸管提供负偏置电压。

16、进一步地，驱动脉冲到达隔离变压器初级绕以后，隔离变压器次级绕组输出高电平，驱动器输出端接通至高压隔离电源正输出端，mos控制晶闸管的门极电压跳变为正，使mos控制晶闸管开通，mos控制晶闸管电流ia开始上升，电压vak下降；完成放电之后，mos控制晶闸管电流过零，驱动信号消失，隔离变压器次级绕组输出由高电平变为0电平，触发脉冲再次跳变为负。

17、由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：在准方波脉冲形成网络(pfn)或电容放电单元(cdu)中给作为主开关使用的串联的n(n≥3)个mos栅控晶闸管提供同步触发信号，同时该电路具备高压隔离功能，可在±10kv级脉冲功率系统中使用。本发明具有触发脉冲同步性、一致性好的优点。

技术特征：

1.一种串联mos栅控晶闸管的触发电路，其特征在于，包括若干依次级联连接的隔离驱动模块；每个隔离驱动模块包括隔离变压器、驱动器和高压隔离电源；隔离变压器分别与对称设置在其两侧的驱动器连接；驱动器对称设置在隔离变压器两侧；高压隔离电源对称设置在隔离变压器两侧；位于同一侧的高压隔离电源和驱动器连接；所有隔离变压器依次连接；mos控制晶闸管对称设置在每个隔离驱动模块两侧；驱动器与其位于同一侧的mos控制晶闸管连接；

2.根据权利要求1所述的串联mos栅控晶闸管的触发电路，其特征在于，所有隔离驱动模块中的高压隔离电源的电源输入端连接；所有隔离驱动模块中的高压隔离电源的接地端连接；

3.根据权利要求1所述的串联mos栅控晶闸管的触发电路，其特征在于，所有隔离驱动模块中的隔离变压器的初级绕组串联连接；初级隔离驱动模块中的初级绕组的异名端与末级隔离驱动模块中的高压隔离电源的接地端连接，同时还与末级隔离驱动模块中的初级绕组的同名端连接；

4.根据权利要求3所述的串联mos栅控晶闸管的触发电路，其特征在于，在每个隔离驱动模块中，隔离变压器的一个次级绕组的同名端与驱动器的输入端连接，异名端与该驱动器的接地端连接；另一个次级绕组的同名端与其位于不同侧的驱动器的输入端连接，异名端与该驱动器的接地端连接。

5.根据权利要求4所述的串联mos栅控晶闸管的触发电路，其特征在于，在每个隔离驱动模块中，每一侧的驱动器的输出端通过驱动电阻与mos控制晶闸管的门极连接，mos控制晶闸管的阴极与高压隔离电源的输出端连接；mos控制晶闸管的门极和阴极之间连接双向抑制二极管，用于限制开通过程中mos控制晶闸管的门极感应出的脉冲电压，保护驱动电路；每一侧的所有mos控制晶闸管串联连接。

6.根据权利要求5所述的串联mos栅控晶闸管的触发电路，其特征在于，位于一侧串联连接的mos控制晶闸管在负高压电路中，与末级隔离驱动模块连接的mos控制晶闸管的阴极连接负高压，与第一级隔离驱动模块连接的mos控制晶闸管的阳极接地；第一级隔离驱动模块与信号源连接；其余所有位于同一侧的mos控制晶闸管的阳极与相邻的mos控制晶闸管的阴极连接。

7.根据权利要求5所述的串联mos栅控晶闸管的触发电路，其特征在于，位于另一侧串联连接的mos控制晶闸管在正高压电路中，与末级隔离驱动模块连接的mos控制晶闸管的阳极连接正高压，与第一级隔离驱动模块连接的mos控制晶闸管的阴极接地；第一级隔离驱动模块与信号源连接；其余所有位于同一侧的mos控制晶闸管的阳极与相邻的mos控制晶闸管的阴极连接。

8.根据权利要求5所述的串联mos栅控晶闸管的触发电路，其特征在于，每一级mos控制晶闸管开关的触发电路相同，隔离变压器的初级绕组采用同心串联结构，以使驱动脉冲到达各隔离变压器的时间差异尽可能小。

9.根据权利要求1所述的串联mos栅控晶闸管的触发电路，其特征在于，在驱动脉冲前沿到来之前，隔离变压器次级绕组输出0电平，高压隔离电源的负输出端经驱动器接通至mos控制晶闸管的门极，为mos控制晶闸管提供负偏置电压。

10.根据权利要求1所述的串联mos栅控晶闸管的触发电路，其特征在于，驱动脉冲到达隔离变压器初级绕以后，隔离变压器次级绕组输出高电平，驱动器输出端接通至高压隔离电源正输出端，mos控制晶闸管的门极电压跳变为正，使mos控制晶闸管开通，mos控制晶闸管电流ia开始上升，电压vak下降；完成放电之后，mos控制晶闸管电流过零，驱动信号消失，隔离变压器次级绕组输出由高电平变为0电平，触发脉冲再次跳变为负。

技术总结
本发明公开了一种串联Mos栅控晶闸管的触发电路，其包括若干依次级联连接的隔离驱动模块；每个隔离驱动模块包括隔离变压器、驱动器和高压隔离电源；隔离变压器分别与对称设置在其两侧的驱动器连接；驱动器对称设置在隔离变压器两侧；高压隔离电源对称设置在隔离变压器两侧；位于同一侧的高压隔离电源和驱动器连接；MOS控制晶闸管对称设置在每个隔离驱动模块两侧；驱动器与其位于同一侧的MOS控制晶闸管连接；隔离变压器，用于接收信号源输入的驱动信号并对其进行隔离，之后输出至驱动器；驱动器，用于将隔离变压器输出的信号整形触发MOS控制晶闸管；高压隔离电源，用于为驱动器供电。本发明具有触发脉冲同步性、一致性好的优点。

技术研发人员：王文东,吴朝阳,王淦平,夏昊天,杨周炳,谢程杰
受保护的技术使用者：中国工程物理研究院应用电子学研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1