192928. lajstromszámú szabadalom • Nagyfeszültségű, nagyáramú, kisinduktivitású gyors kapcsoloelem
3 19292Ê 4 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés nagyáramú, nagyfeszültségű elektronikus kapcsolóelem kialakítására. Nagy feszültségek és nagy teljesítmények kapcsolására elterjedlen használatosak a gáztöltésű tirátronok. Ezek az impulzusüzemű, gyors kapcsolóelemek 40 kV maximális csúcsfeszültségig használhatóak. Az ilyen nagyfeszültségű kapcsolók gyártása rendkívül bonyolult, és költséges. A tirátronok maximális anódfeszültségének növekedésével rohamosan nö geometriai hosszméretük is, mellyel induktivitásuk arányos. Ez igen nagy hátrányt jelent kis induktivitású áramkörökben való alkalmazás szempontjából. Abban az esetben, ha 50 kV, vagy annál nagyobb feszültséget, ill. kisebb (35-40 kV) feszültséget, de igen kis induktivitás mellett kell kapcsolni, ilyen kritériumok kielégítő kapcsolóelem nem áll rendelkezésre. Ezen kívül a tirátronok - egyedtől és típustól függően különböző mértékben - a kapcsolható maximális feszültség környékén működtetve gyakran megbízhatatlanná válnak. Ez azt jelenti, hogy vezérlőimpulzus (triggerjel) nélkül is létrejöhet kapcsolás. Szikraközök alkalmazásával megvalósíthatók nagyfeszültségű, kisinduktivitású gyors kapcsolóelemek. Ezek kevésbé megbízhatóak mint a tirátronok, induktivitásuk viszont igen kicsi lehet. A szikraközöknek statikusan tartaniuk kell a kapcsolandó feszültséget átütés nélkül, ugyanakkor ezt a feszültséget a triggerjel hatására biztosan kapcsolniuk is kell. Ezért az elektródák távolsága, a köztük lévő gáz nyomása és ionizációs állapota igen kritikus. Az elektródatávolság a működés során gyakori utánállitást igényel, ami olyan alkalmazásokban, ahol nagyszámú (kb. 106-107) kapcsolást kell a kapcsolóelemnek elviselni, nagy hátrányt jelent. Sok felhasználási területen követelmény, hogy a kapcsoló ellentétes áramirányra lezárjon. A tirátronnal szemben a szikraköz ezt nem teljesíti. Kikapcsolása nem megy végbe elég gyorsan, esetleg nem kapcsol ki (leragad), így a nagyfeszültségű tápegységet leterheli ül. annak pufferkondenzátorét kisüti. A fentiekből látható, hogy bizonyos igényeket sem a tirátronok, sem pedig a szikraközök nem képesek kielégíteni. A 2 600 429 lsz. DE közrebocsátási írat egy olyan tirátronelrendezést ismertet, amelynél egy diódán és egy fojtótekercsen keresztül van a kapcsolandó tápfeszültség a tirátron anódjára kapcsolva. A tirátron anódja és katódja között megjelenik a fojtótekercs és a dióda utáni teljes feszültség, míg a tirátron rácsára jutó előfeszültséget feszültségosztóval lehet beállítani. Erre az elrendezésre is érvényes azonban az a fentiekben megemlített kritika, miszerint, ha a tirátronra esik a teljes kapcsolandó feszültség, akkor működése megbízhatatlanná válik (a maximális kapcsolható feszültségérték környezetében üzemeltetve), vagy geometriai méretei lesznek elfogadhatatlanul nagyok, ind uk ti vitásuk szempontjából. Közepes és nagy teljesítményű radarok impulzusmodulátorában, impulzusüzemű gázlézerek (alacsony nyomású N2 és excimer lézerek) gerjesztőkörében, különböző részecskegyorsítókban, nagyteljesítményű energiaelosztó áramkörökben és egyéb más alkalmazásokban, amelyek pontosan időzített nagyteljesítményű rövid impulzusokat igényelnek, nagyáramú, nagyfeszültségű, gyors kapcsoló« lemre van szükség. Sok esetben az említett készülékek paramétereit erősen korlátozza az a tény, hogy a kapcsolóelem adott induktivitás mellett nem tud nagyobb feszültségeket kapcsolni, vagy a kapcsoló ugyan képes a kívánt feszültségtartományban működni, de induktivitása nagyobb az optimálisnál. A találmány célkitűzése egy olyan kapcsolási elrendezés létrehozása, amely nagyáramú, nagyfeszültségű, kis induktivitású, gyors kapcsolóelemként használható, egyesíti a tirátronoknak és a szikraközöknek a feladatmegoldás szempontjából előnyös tulajdonságait, a hátrányok egyidejű kiküszöbölése mellett. A kitűzött feladatot egy olyan, nagyáramú, nagyfeszültségű, elektronikus kapcsolóelem kialakítására szolgáló kapcsolási elrendezéssel oldottuk meg, amelyben a technika állásával megegyezően földelt katódú, gáztöltésű tirátron kapott helyet. A gáztöltésű tirátron rácselektródája vezérlő feszültségimpulzus fogadására alkalmas kialakítású. A kapcsolás elrendezésben a technika állásától eltérő módon a tirátron anódja és egy földpotenciálra kapcsolandó táppont közé közvetve vagy közvetlenül vezérelhető szikraköz van bekötve oly módon, hogy első elektródája a táppontra, második elektródája pedig a tirátron anódjára van kapcsolva. A vezérelhető szikraköz első vezérlő elektródája és első elektródája közé első kondenzátor van kötve. A vezérelhető szikraköz első vezérlő elektródája és a tirátron anódja közé harmadik ellenállás van beiktatva. A tirátron anódja és katódja közé második kondenzátor kapcsolódik. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy előnyös kiviteli alakja értelmében az első kondenzátorral első ellenállás, a második kondenzátorral második ellenállás van párhuzamosan kapcsolva. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy továbbfejlesztett előnyös kiviteli alakjánál a vezérelhető szikraköz második vezérlő elektródával is el van látva. A második vezérlő elektróda és a táppont közé negyedik ellenállás van beiktatva. A második vezérlő elektróda harmadik kondenzátoron keresztül csatlakozik a tirátron anódjára, amely anódra ötödik és hatodik ellenállás egyik végpontja kapcsolódik. Az ötödik, ellenállás másik végpontja földelve van, a ha5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
