Мостовой транзисторный инвертор

 

МОСТОВОЙ ТРАНЗИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР , каждое плечо которого выподйнено в виде силового транзисторного ключа, шунтированного обратными диодами, содержащий блок управления, соединенный с управляющими входами силовых ключей, отличающийс я тем, что, с целью повышения КПД путем исключения сквозных токов, в .каждое плечо моста введен диод, включенный последовательно с силовым ключом, и дополнительный транзистор, шунтирующий входную цепь силового ключа, причем база дополнительного транзистора р-п-р типа проводимости верхнего плеча, подключенного к положительному входному выводу, соединена через резистор с катодом введенного диода, включенного последовательно с силовым ключом нижнего i плеча, а анод введенного диода подключен к выходному вьШоду инвертора, О) база дополнительного транзистора п-р-п типа проводимости нижнего плеча соединена через резистор с анодом введенного диода верхнего плеча, подключенного катодом к выходному выводу инвертора. ел да vi СП

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(5)) Н 02 М 7/537

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

r)0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3390948/24-07 (22) 01.02.82 (46) 30.10.83. Вюл. Р 40 (72) Ю.ф. Михеев, С.Л. Пахомов . и A.Å. Лапа (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники . (53) 621.314,.57(088.8) (,56) 1. Коссов О.A. Усилители мощности на транзисторы в режиме переключений. М., Энергия, с. 124.

2..Электронная техника в автоматике. Сборник под ред. Ю.И. Конева.

Вып. 5, N. Советское радио, 1973, с. 47, 48.

3. Авторское свидетельство СССР ,В 760357, кл. H 02 М 7/537, 1978. (54)(57) МОСТОВОЙ ТРАНЗИСТОРНЫЙ ИНВЕРТ0Р, каждое плечо которого выполнено в виде силового транзисторного ключа, шунтированного обратными

„„SU„„1051675 А диодами, содержащий блок управления,) соединенный с управляющими входами силовых ключей, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения

КПД путем исключения сквозных токов, в .каждое плечо моста введен диод, включенный последовательно с силовым ключом, и дополнительный транзистор, шунтирующий входную цепь силового ключа, причем база дополнительного транзистора р-и-р типа проводимости верхнего плеча, подключенного к положительному входному выводу, соединена через резистор с катодом введенного диода, включенного последовательно с силовым ключом нижнего плеча, а анод введенного диода под- g

Ф ключен к выходному выводу инвертора, база дополнительного транзистора и-р-п тигга проводимости нижнего плеча соединена через резистор с С: анодом введенного диода верхнего плеча, подключенного катодом к вы- Я ходному выводу инвертора.

1051 675

Изобретение относится к электро, технике, в частности к электроприводам постоянного тока, и может быть использовано во вторичных источниках питания.

Известны преобразователи постоянного тока, выполненные по мостовой схеме на транзисторах, шунтированных обратными диодами, которые применяются в качестве усилителей мощности в электроприводах постоянного то- 10 ка t l ).

Недостатком таких преобразователей является отсутствие защиты от сквозных токов.

Известны также реверсивные пре- 15 образователи, в.которых с целью защиты транзисторов моста от сквозных токов . в выходные каскады схемы управления введены цепи фиксированных временных задержек Г27.

Недостатком данного устройства является то, что введение временных задержек в схему управления не поз- воляет осуществить полную защиту преобразователя от сквозных токов.

Наиболее близким к предлагаемому является мостовой транзисторный инвертор, каждое плечо которого выполнено в виде силового ключа шунтированного обратным диодом, содержащий блок управления, соединенный с .Управляющими входами силовых ключей P3).

Недостаток указанного устройства заключается в повышенных динамических потерях при переключениях силовых ключей. 35

Цель изобретения — повышение КПД инвертора путем исключения сквозных фоков .

Поставленная цель достигается тем, что в мостовом транзисторном инверторе, каждое плечо которого выполнено в виде силового транзисторного ключа, шунтированного обратными 45 диодами, содержащем блок управления, соединенный с управляющими входами силовых ключей, в каждое плечо моста введен диод, включенный последовательно с силовым ключом, и дополнительный транзистор, шунтирующий входную цепь силового ключа, причем база дополнительного транзистора р-и- р типа проводимости верхнего плеча, подключенного и положительному входному выводу, соединена через резистор с катодом введенного диода в ключенного последовательно с силоI вым ключом нижнего плеча, а анод введенного диода подключен к выходному выводу инвертора, база дополни- 60 тельного транзистора и-р-и типа проводимости. нижнего плеча соединена через резистор с анодом введенного диода верхнего плеча, подключенного катодом к выходному выводу инвертора. 65

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого инвертора.

Устройство содержит силовые транзисторные ключи 1-4 и дополнительные транзисторы 5-8, обратные диоды 912, шунтирующие силовые транзисторные ключи 1-4, блоки 13-16 управления, соединенные с управляющимИ входами укаэанных силовых ключей, в каждое плечо моста введены диоды

17-20, включенные последовательно с силовыми транзисторными ключами

1-4, базы дополнительных транзисторов 5 и 7 р -n -p типа проводимости через резисторы 21 и 22 соединены с катодами введенных диодов 18 и 20, а базы дополнительных транзисторов б и 8 -р-о типа проводимости нижних плеч через резисторы 23 и

24 соответственно соединены с анодами введенных диодов 17 и 19 верхних плеч.

Управление силовыми транзистор" ными ключами 1-4 может осуществлять ся как по симметричному, так и несимметричному законам коммутации. .Инвертор работает следующим образом, При несимметричном законе коммутации в исходном состоянии (когда отсутствует сигнал управления) силовые транзисторные ключи l и 3 открыты, а 2 и 4 закрыты. От источника питания через открытые силовые транзисторные ключи 1 и 3 и резисторы

23 и 24 по эмиттер-базовым переходам дополнительных транзисторов б и 8 протекает ток, при этом дополнительные транзисторы б и 8 работают как диоды и шунтируют входные цепи силовых транзисторных ключей 2 и 4, и следовательно, выходные цепи блоков 14 и lб управления. При определенной полярности сигнала управления переключаются в противофазе под действием модулированных импульсов напряжения силовые транзисторные ключи 1 и 2, при этом силовой транзисторный ключ 3 постоянно открыт, а 4 — закрыт.

С приходом сигнала управления положительной полярности силовой транзисторный ключ 2 открывается и ток нагрузки протекает по цепи:. положительный входной вывод, открытый силовой транзисторный ключ 3, введенный диод 19, нагрузка, введенный диод 18, силовой транзисторный ключ 2, отрицательный входной вывод.

При этом база и коллектор дополнительного транзистора 5 р-o-p типа проводимости через резистор 21 и введенный диод 18 соответственно и открытый силовой транзисторный ключ.2 соединяются с отрицательным входным выводом инвертора. Дополнительный транзистор 5 работает как

1051 67 5

Составитель Н. Цишевская

Редактор Ю. Середа Техред Т.Фанта Корректор С. Патрушева

Заказ 8684/55

Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Т 1 °

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 диод и шунтирует входную цепь силового транзисторного ключа 1 и, следовательно, выход блока 13 управления. База дополнительного транзистора 8 и-р-и типа проводимости подключена через резистор 24 и открытый транзистор 3 к положительному входному выводу инвертора, следовательно„ указанный дополнительный транзистор

8 открыт и шунтирует входную цепь силового. транзисторного ключа 4, эа- 1О прещая его включение во время открытого состояния силового транзисторного ключа 3.

По окончании действия положительного сигнала управления на базе си- 15 лового транзисторного ключа 2 и одновременном появлении сигнала на выходе блока 13 управления включение силового транзисторного ключа 1 не произойдет, так как на этапе рассасывания заряда носителей в базе закрывающегося транзисторного ключа

2 и на этапе его запирания дополнительный транзистор 5 остается в открытом состоянии и шунтируя ВХОД- д5 ную цепь силового транзисторного ключа 1, запрещает прохождение сигнала управления на его включение.

Поэтому пока протекает ток через силовой транзисторный ключ 2, включение силового транзисторного ключа

1 по цепи управления не происходит..

После запирания силового транзисторного ключа 2 дополнительный транзистор 5 закрывается и разрушает включение силового транзисторного ключа 1. При этом ток через нагрузку протекает в том же направлении под действием ЭДС самоиндукции по цепи: нагрузка,. обратный диод 9, открытый силовой транзисторный ключ 3, вве- 40 денный диод 19, нагрузка.

По Окончании действия сигнала управления силовой транзисторный ключ

1 начинает закрываться и до полного его закрывания база дополнительного 4$ транзистора G соединена через резйс-. тор 23 с положительным входным выводом инвертора, при этом дополнительный транзистор 6 открыт и шунти рует входную цепь силового транзисторного ключа 2, запрещая его включение. После закрывания силового транзисторного ключа 1, закрывается дополнительный транзистор б и разрешает прохождение сигнала управления на включение силового транзисторного ключа 2. В дальнейшем процессы повторяются.

Когда переключаются в противофазе силовые транзисторные ключи 3 и 4, а силовой транзисторный ключ 1 постоянно открыт, аналогичным образом работают дополнительные транзисторы

7 и 8, запрещая одновременное включение силовых транзисторных ключей

3 и 4.

При симметричном законе коммутации силовые транзисторные ключи 1, 4 и 2, 3 переключаются попарно и в противофазе. При этом пока протекает ток через силовые транзисторные ключи, например, 1 и 4 одной диагонали моста инвертора открыты дополнительные транзисторы б и 7 и запрещают включение силовых транзисторных ключей 2 и З.другой диагонали моста.

При этом дополнительные транзисторы

5 и 8 не оказывают влияния на работу инвертора, так как их базы отключены от соответствующих входных выводов инвертора введенными диодами

18 и 19,и наоборот, дополнительные транзисторы 5 и 8 запрещают включение силовых транзисторных ключей 1 и 4, пока не закроются силовые транзисторные ключи 2 и 3.

Таким образом, предлагаемое устройство неэависимо от закона коммутации транзисторов, при протекании тока через один транзистор стойки моста невозможно вклю -.ение другого транзистора этой же стойки, устраняя возможность сквозных токов, что позволяет повысить быстродействие приво. да и улучшить- его энергетические показатели.