專利名稱：高壓放電模塊以及具備該模塊的高壓放電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高壓放電模塊以及具備該模塊的高壓放電裝置，更具體地說，涉及利用隔離變壓器和晶體管開關(guān)元件構(gòu)成、且能夠快速釋放高電壓的高壓放電模塊和由多個(gè)該高壓放電模塊組成的高壓放電裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，在X光線檢查裝置的工作過程中，當(dāng)曝光時(shí)會(huì)在高壓發(fā)生器的高壓油箱內(nèi)產(chǎn)生直流高壓或者脈沖高壓，一般從數(shù)百伏到數(shù)千伏。當(dāng)進(jìn)行序列曝光或高壓發(fā)生器停止工作吋，需要啟動(dòng)高壓放電電路工作，使得高壓電容內(nèi)以及高壓電纜寄生電容內(nèi)存儲(chǔ)的能量通過高壓放電電路釋放。在專利文獻(xiàn)1中公開了ー種直流高壓放電模塊，如圖1所示，該直流高壓放電模塊連接在高壓端與低壓端之間，包括N級(jí)(N為正整數(shù))放電控制層，所述N級(jí)放電控制層與放電負(fù)載形成串聯(lián)支路，連接在所述直流高壓端與低壓端之間；在每一級(jí)放電控制層中均包含有一路N溝道MOS管，所述MOS管的柵極接收開關(guān)控制信號(hào)，漏極和源極分別與放電控制層的電流輸入端和電流輸出端對(duì)應(yīng)連接。而且，在所述MOS管的漏極與柵極之間跨接有用于對(duì)施加到MOS管的電壓進(jìn)行限幅的穩(wěn)壓管，另外，在所述MOS管的柵極與源極之間跨接有電阻。這樣的直流高壓放電模塊采用MOS管作為開關(guān)元件，所以開關(guān)無次數(shù)限制，使用更耐久。而且，由于不發(fā)生打火現(xiàn)象，工作更安全。但是，該結(jié)構(gòu)無法承受X光線檢查裝置的高壓發(fā)生器的較高輸出電壓(可達(dá)到士75kV)，而且，由于MOS管串聯(lián)的級(jí)數(shù)較少時(shí)尚可以利用，但在級(jí)數(shù)増加吋，其驅(qū)動(dòng)電路無法保證各MOS管的導(dǎo)通/截止的一致性，有可能會(huì)造成MOS管的反向電壓擊穿。再者，該直流高壓放電模塊中不具備MOS管均壓電路，因此無法保證施加在各MOS上的電壓的穩(wěn)定性。專利文獻(xiàn)1 中國(guó)實(shí)用新型專利公告第201^8017U號(hào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題而做出，其目的在于提供一種高壓放電模塊及具備該模塊的高壓放電裝置，能夠使存儲(chǔ)在高壓電容或高壓電纜的寄生電容內(nèi)的能量得到快速釋放。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種高壓放電模塊，其包括在上述高壓放電模塊的電流輸入端和電流輸出端之間串連連接的多個(gè)放電単元；隔離變壓器，包括ー個(gè)初級(jí)輸入線圈和變壓比相同的多個(gè)次級(jí)輸出線圈，為上述多個(gè)放電単元分別提供驅(qū)動(dòng)電壓；以及多個(gè)負(fù)載電阻，分別串聯(lián)連接在上述多個(gè)放電単元與上述電流輸入端之間以及上述多個(gè)放電單元之間，其中，上述放電單元分別包括晶體管開關(guān)元件；連接在上述晶體管開關(guān)元件的漏電極與源電極之間的旁路電阻；并聯(lián)連接在上述晶體管開關(guān)元件的上述柵電極與上述源電極之間的柵極控制電路，上述柵極控制電路由上述隔離變壓器的多個(gè)次級(jí)輸出線圈中的某ー個(gè)、限流電阻以及ニ極管串聯(lián)連接構(gòu)成。此外，在上述結(jié)構(gòu)中，也可以是，在上述晶體管開關(guān)元件的上述柵電極與上述源電極之間還分別并聯(lián)連接著雙向ニ極管和電容器。另外，在上述結(jié)構(gòu)中，也可以是，上述多個(gè)負(fù)載電阻是具有相同的低阻值的電阻， 上述各放電單元的旁路電阻是具有相同的高阻值的電阻。此外，在上述結(jié)構(gòu)中，上述晶體管開關(guān)元件可以是N溝道M0SFET、P溝道MOSFET和絕緣柵雙極型晶體管中的任ー種。再者，本發(fā)明還提供ー種高壓放電裝置，具備用于產(chǎn)生高電壓的倍壓電路，而且， 在上述倍壓電路的兩端并聯(lián)連接著上述結(jié)構(gòu)的高壓放電模塊，上述高壓放電模塊的電流輸入端連接在上述倍壓電路的正極端，上述高壓放電模塊的電流輸出端連接在上述倍壓電路的負(fù)極端。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠在很短時(shí)間內(nèi)釋放作為外部裝置的高壓發(fā)生器的直流高壓。為了實(shí)現(xiàn)上述以及相關(guān)目的，本發(fā)明的ー個(gè)或多個(gè)方面包括后面將詳細(xì)說明并在權(quán)利要求中特別指出的特征。下面的說明以及附圖詳細(xì)說明了本發(fā)明的某些示例性方面。 然而，這些方面指示的僅僅是可使用本發(fā)明的原理的各種方式中的ー些方式。此外，本發(fā)明旨在包括所有這些方面以及它們的等同物。


通過參考以下結(jié)合附圖的說明及權(quán)利要求書的內(nèi)容，并且隨著對(duì)本發(fā)明的更全面理解，本發(fā)明的其它目的及結(jié)果將更加明白及易于理解。在附圖中圖1是表示現(xiàn)有技術(shù)涉及的直流高壓放電模塊的主要結(jié)構(gòu)的電路圖。圖2是表示本發(fā)明涉及的高壓快速放電電路的實(shí)際使用狀態(tài)的電路示意圖。圖3是表示本發(fā)明涉及的高壓快速放電電路中的陽(yáng)極側(cè)高壓放電模塊的電路示意圖。圖4是表示本發(fā)明涉及的高壓快速放電電路中的陰極側(cè)高壓放電模塊的電路示意圖。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。圖2是表示本發(fā)明涉及的高壓快速放電電路的實(shí)際使用狀態(tài)的電路示意圖。如圖 2所示，本發(fā)明的高壓快速放電裝置包括陽(yáng)極側(cè)高壓放電模塊M1，其與陽(yáng)極倍壓電路Ul并聯(lián)連接，并且連接在陽(yáng)極側(cè)輸出端與接地之間；以及陰極側(cè)高壓放電模塊M2，其與陰極倍壓電路U2并聯(lián)連接，并且連接在陰極側(cè)輸出端與接地之間。通過這樣的結(jié)構(gòu)，在高壓發(fā)生器停止工作吋，存儲(chǔ)在Ul陽(yáng)極側(cè)倍壓電路的高壓電容中的電荷，通過與其并聯(lián)的陽(yáng)極側(cè)高壓放電模塊Ml快速放電，同吋，存儲(chǔ)在陰極側(cè)倍壓電路U2的高壓電容中的電荷，通過與其并聯(lián)的陰極側(cè)高壓放電模塊M2快速放電。圖3是表示本發(fā)明涉及的高壓快速放電電路中的陽(yáng)極側(cè)高壓放電模塊Ml的電路示意圖。如圖3所示，該陽(yáng)極側(cè)高壓放電模塊Ml包括多個(gè)串聯(lián)連接的放電單元Sl Sn，各個(gè)放電単元Sl Sn之間通過負(fù)載電阻Rll Rln相互串聯(lián)，其中，第一個(gè)放電単元Sl的電流輸入端通過負(fù)載電阻Rll連接到陽(yáng)極側(cè)輸出端，最后ー個(gè)放電単元Sn的電流輸出端直接連接到接地端。各個(gè)放電単元Sl Sn分別包括N溝道MOSFET (金屬-氧化層-半導(dǎo)體-場(chǎng)效晶體管)Tl ；在該N溝道MOSFET的柵極與源極之間分別并聯(lián)連接的雙向ニ極管和電容器Cl Cn，起到限制MOSFET驅(qū)動(dòng)電壓的作用；在該N溝道MOSFET的漏極和源極之間并聯(lián)連接的大阻值的旁路電阻R31 R3n，該旁路電阻使得各個(gè)N溝道MOSFET兩端的電壓分布更均勻，以避免施加在MOSFET上的反向電壓分布不均勻造成的電壓擊穿；此外，在N溝道MOSFET的柵極與源極之間，還并聯(lián)連接著由ニ極管Dl Dru限流電阻R21 R2n和次級(jí)輸出線圈串聯(lián)而成的柵極控制電路，用于將可以使N溝道MOSFET導(dǎo)通/截止的控制信號(hào)傳送給N溝道MOSFET的柵極。在本發(fā)明的高壓快速放電電路中，使用一個(gè)隔離變壓器Ll來控制陽(yáng)極高壓放電模塊Ml的多個(gè)放電単元Sl Sn中的各N溝道MOSFET的導(dǎo)通/截止。S卩，該隔離變壓器 Ll具有一個(gè)初級(jí)輸入線圈和與多個(gè)次級(jí)輸出線圏，多個(gè)次級(jí)輸出線圈的變壓比原則上均相同。這樣，在隔離變壓器的初級(jí)輸入端施加了規(guī)定的原始驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，在該隔離變壓器Ll 的各個(gè)次級(jí)輸出線圈上也產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電壓，從而在柵極驅(qū)動(dòng)電路上產(chǎn)生流向上述N 溝道MOSFET的驅(qū)動(dòng)電流，該驅(qū)動(dòng)電流會(huì)驅(qū)動(dòng)N溝道MOSFET導(dǎo)通。由此，通過在隔離變壓器 Ll上施加ー個(gè)原始驅(qū)動(dòng)電壓，就可以驅(qū)動(dòng)陽(yáng)極高壓放電模塊Ml的多個(gè)放電単元Sl Sn中的各N溝道MOSFET同時(shí)導(dǎo)通。相同原理，當(dāng)該原始驅(qū)動(dòng)電壓成為低電平吋，也會(huì)驅(qū)動(dòng)各個(gè) N溝道MOSFET同時(shí)截止。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可以避免在各個(gè)N溝道MOSFET截止時(shí)，每個(gè)N溝道MOSFET的電位不相同而導(dǎo)致其驅(qū)動(dòng)電路間有很大電位差的問題，使得各個(gè)N溝道MOSFET 的兩端電壓分布更均勻。下面，說明上述結(jié)構(gòu)的陽(yáng)極側(cè)放電模塊Ml的工作過程。首先，當(dāng)高壓發(fā)生器Ll啟動(dòng)而在陽(yáng)極倍壓電路Ul上產(chǎn)生高電壓吋，形成高電壓的電荷主要存儲(chǔ)在上述陽(yáng)極倍壓電路Ul的高壓電容器內(nèi)。此時(shí)，在隔離變壓器Ll的初級(jí)輸入線圈上未施加原始驅(qū)動(dòng)電壓，因此在各個(gè)N溝道MOSFET的柵極上不流入驅(qū)動(dòng)電流，因此各N溝道MOSFET均截止，但此吋，由于在各N溝道MOSFET的高阻值的旁路電阻R31 R3n 均相同，因此在各個(gè)N溝道MOSFET的漏極與源極之間施加的電壓均相等。之后，當(dāng)高壓發(fā)生器停止工作吋，在在隔離變壓器Ll的初級(jí)輸入線圈上施加規(guī)定的原始驅(qū)動(dòng)電壓，從而在上述隔離變壓器Ll的各個(gè)次級(jí)輸出線圈上產(chǎn)生相同的驅(qū)動(dòng)電壓。 由于各柵極驅(qū)動(dòng)電路中的ニ極管Dl Dn和限流電阻R21 R2n的作用，會(huì)產(chǎn)生流向各個(gè) N溝道MOSFET的柵極的驅(qū)動(dòng)電流，該驅(qū)動(dòng)電流使各N溝道MOSFET全部導(dǎo)通，這樣從陽(yáng)極輸入插座流出的電流會(huì)經(jīng)由各個(gè)負(fù)載電阻Rll Rln和各個(gè)N溝道MOSFET之后，流到接地端，從而釋放用于形成高電壓的、存儲(chǔ)在高壓發(fā)生器的電容器或高壓電纜的寄生電容中的電荷，亦即釋放出高電壓。當(dāng)高電壓的釋放工作結(jié)束后，在隔離變壓器Ll的初級(jí)輸入線圈上施加低電平電壓，使得各N溝道MOSFET截止。由于在各個(gè)N溝道MOSFET的柵極上不流入驅(qū)動(dòng)電流，因此各N溝道MOSFET均截止，但此時(shí)，由于在各N溝道MOSFET的高阻值的旁路電阻R31 R3n均相同，因此在各個(gè)N 溝道MOSFET的漏極與源極之間施加的電壓均相等。圖4是表示本發(fā)明涉及的高壓快速放電電路中的陰極側(cè)高壓放電模塊M2的電路示意圖。陰極側(cè)高壓放電模塊M2的結(jié)構(gòu)和陽(yáng)極側(cè)高壓放電模塊M2基本相同，其不同點(diǎn)在干，該陰極側(cè)高壓放電模塊M2的電流輸入端連接到接地端，電流輸出端連接到陽(yáng)極輸出插座。同樣，該陰極側(cè)高壓放電模塊M2的工作原理和陽(yáng)極側(cè)高壓放電模塊Ml基本相同，在此省略詳細(xì)描述。在以上說明中，以N溝道MOSFET為例說明了本發(fā)明的高壓放電電路中的晶體管開關(guān)元件，但無庸置疑，也可以使用P溝道MOSFET和IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)等。此外，雖然在圖2中例示了分別具備陽(yáng)極側(cè)倍壓電路和陰極側(cè)倍壓電路的結(jié)構(gòu)， 但與它們分別并聯(lián)的高壓放電模塊的結(jié)構(gòu)是相同的，區(qū)別僅在于這些高壓放電模塊的連接位置的不同。因此，毋庸置疑，本發(fā)明涉及的高壓放電模塊可以與其他的倍壓放大電路并聯(lián)使用。以上，例舉本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了說明，但是，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限定于這些特定實(shí)施例，應(yīng)解釋為對(duì)本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的范圍，均屬于本發(fā)明的權(quán)利要求記載的范疇內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高壓放電模塊，其特征在干，包括在上述高壓放電模塊的電流輸入端和電流輸出端之間串連連接的多個(gè)放電単元； 隔離變壓器，包括一個(gè)初級(jí)輸入線圈和變壓比相同的多個(gè)次級(jí)輸出線圈，為上述多個(gè)放電單元分別提供驅(qū)動(dòng)電壓；以及多個(gè)負(fù)載電阻，分別串聯(lián)連接在上述多個(gè)放電単元與上述電流輸入端之間以及上述多個(gè)放電単元之間，其中，上述放電單元分別包括 晶體管開關(guān)元件；連接在上述晶體管開關(guān)元件的漏電極與源電極之間的旁路電阻； 并聯(lián)連接在上述晶體管開關(guān)元件的上述柵電極與上述源電極之間的柵極控制電路，上述柵極控制電路包括串聯(lián)連接的上述隔離變壓器的多個(gè)次級(jí)輸出線圈中的某ー個(gè)、限流電阻以及ニ極管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓放電模塊，其特征在干，在上述晶體管開關(guān)元件的上述柵電極與上述源電極之間還分別并聯(lián)連接著雙向ニ極管和電容器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓放電模塊，其特征在干，上述多個(gè)負(fù)載電阻是具有相同的低阻值的電阻，上述各放電單元的旁路電阻是具有相同的高阻值的電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓放電模塊，其特征在干，上述晶體管開關(guān)元件是N溝道M0SFET、P溝道MOSFET和絕緣柵雙極型晶體管中的任一種。
5.ー種高壓放電裝置，具備用于產(chǎn)生高電壓的倍壓電路，其特征在干，在上述倍壓電路的兩端并聯(lián)連接著根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的高壓放電模塊，上述高壓放電模塊的電流輸入端連接在上述倍壓電路的正極端，上述高壓放電模塊的電流輸出端連接在上述倍壓電路的負(fù)極端。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高壓放電模塊，其包括在上述高壓放電模塊的電流輸入端和電流輸出端之間串連連接的多個(gè)放電單元；隔離變壓器，包括一個(gè)初級(jí)輸入線圈和變壓比相同的多個(gè)次級(jí)輸出線圈；以及多個(gè)負(fù)載電阻，分別串聯(lián)連接在多個(gè)放電單元與電流輸入端之間以及多個(gè)放電單元之間，其中，放電單元分別包括晶體管開關(guān)元件；連接在晶體管開關(guān)元件的漏電極與源電極之間的旁路電阻；并聯(lián)連接在晶體管開關(guān)元件的柵電極與源電極之間的柵極控制電路，柵極控制電路包括串聯(lián)連接的隔離變壓器的多個(gè)次級(jí)輸出線圈中的某一個(gè)、限流電阻以及二極管。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠使存儲(chǔ)在高壓電容或高壓電纜的寄生電容內(nèi)的能量得到快速釋放。
文檔編號(hào)H02H9/04GK102570441SQ20111045684
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者王凱, 王維重, 管恩振, 陳毅, 黃艷敏 申請(qǐng)人:東軟飛利浦醫(yī)療設(shè)備系統(tǒng)有限責(zé)任公司