Мостовой инвертор

 

МОСТОВОЙ ИНВЕРТОР, содержащий N мостовых инверторных ячеек, соединенных по входу последовательно , и конденсаторы, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей, выходные ВЫВОФ1 первой ячейки соединены с выходными выводами инвертора, каждый выходной вывод остальных N-1 ячеек соединен через конденсатор с соответствующим выходным выводом первой или смежной ячейки.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.Я0„„ 1 564 5 А

Ц5Р Н 02 М 7/537

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

1(21) 3330803/24-07 (22) 07.08.81 (46 ) 23.11.83. Бюл.. В 43 (72) В.С. Александрович " (53) 621.314 ° 58 (988.8)

С (56 } 1. Авторское свидетельство СССР

9 413590, кл. Н 02 М 7/537, 1963 °

2. Моин В.С., Лаптев Н.Й. Стабилизированные транзисторные преобразователи."Энергия", 1972, с. 442, . рис. 11-9, r.. (54 ) (57 ) МОСТОВОЙ ИНВЕРТОР, содержащий N мостовых ннверторных ячеек, соедгненных по входу последовательно, и конденсаторы, о т л и ч а юшийся тем, что, с иелью улучшения массогабаритных показателей, выходные выводы первой ячейки соединены с выходными выводами инвертора,а каждый выходной вывод остальных М-1 ячеек соединен через конденсатор с соответствующим выходным выводом первой или смежной ячейки.

1056405

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания устройств автоматики и радиоэлектроники для преобразования постоянного напряжения .повышенной величины в переменное напряжение заданного уровня посредством инверторов °

Известны инверторы, содержащие последовательно соединенные транзисторы и конденсаторы, подключающие нагрузку к точкам соединения транзисторов (1 1.

Недостаток данного инвертора состоит в повышенных напряжениях на транзисторах и конденсаторах при заданном коэффициенте понижения напряжения (отношении входного напряжения к выходному при бестрансформаторном выходе), что снижает надежность и КПД.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является мостовой инвертор, содержащий несколько мостовых инверторных ячеек, соединенных по входу последовательно, и конденсаторы, шунтирующие вхОд каждой ячейки, причем выходы каждой ячейки подключены к отдельной первичной обмотке выходного трансформатора j2 ).

Однако наличие многообмоточного выходного трансформатора увеличивает габариты и массу инвертора.

Цель изобретения — улучшение массогабаритных показателей.

Эта цель достигается тем, что в мостовом инверторе, содержащем N мостовых инверторных ячеек, соеди ненных по входу последовательно, и конденсаторы,выходные выводы первой ячейки соединены с выходными выводами инвертора, а каждый выходной выt вод остальных N-1 ячеек соединен через конденсатор с соответствующим выходным выводом первой или смежной ячейки.

На фиг. 1 показана схема инвертора с двумя ячейками; на фиг.2 временные диаграммы напряжений; на фиг. 3 и 4 — варианты выполнения инвертора с тремя ячейками.

Инвертор (фиг.1) содержит пер-. вую мостовую инверторную ячейку, выполненную на управляемых полупроводниковых ключах 1-4, например транзисторах, шунтированных встречно включенными диодами 5-8. Выходные выводы этой ячейки соединены с выходными выводами инвертора,например, через трансформатор 9. Вторая мостовая инверторная ячейка образована ключами (транзисторами)

10-13 и соединена по входу последовательно с первой ячейкой между питающими выводами инвертора. Выходные выводы второй ячейки через конденсаторы 14 и 15 соединены с

t5

65 соответствующими выходными выводами первой ячейки.

Инвертор работает следующим образом.

Управление ключами 10-13 производится попеременно со сдвигом на

180© и синхронно с ключами 1-4.Для упрощения рассмотрим работу инвертора в установившемся режиме, когда конденсаторы 14 и 15,заряжены, На фиг.2 приведены эпюры напряжений на выходе первой ячейки U и конденсаторах П . U«, Пусть под действием управляющих импульсов в момент времени открываются транзисторы 1,4,10 и 13 и закрываются транзисторы 2,3,11 и

12. При этом через обмотку транс- форматора протекают два тока в одном направлении. Один ток протекает по цепи заряда конденсатора 14 (положительная шина питания, транзистор

10, конденсатор 14, трансформатор 9, транзистор 4, отрицательная шина питания), другой ток — по цепи разряда конденсатора 15 (через, транзисторы 13 и 1 и трансформатор 9).

В этом интервале времени "плюс" напряжения прикладывается к точке соединения транзисторов 1 и 2.

В момент времени t = t1 под действием управляющих импульсов происходит переключение транзисторов.

Транзисторы 1,4, 10 и 13 закрываются, а транзисторы 2,3,11 и 12 открываются. При этом происходит заряд конденсатора 15 (положительная шина питания, транзистор 12, конденсатор

15, трансформатор 9, транзистор 2, отрицательная шина питания ) и разряд конденсатора 14 (транзисторы

11,3 и трансформатор 9), Теперь

"плюс" напряжения прикладывается к точке соединения транзисторов 3 и 4, т.е. полярность напряжения, приложенного к первичной обмотке трансформатора 9, меняется на обратную.

В момент времени t = t под действием управляющих импульсов вновь происходит переключение транзисторов. Транзисторы 1,4,10 и 13 открываются, а транзисторы 2 3,11 и 12 переходят в состояние отсечки тока.

В дальнейшем процесс повторяется и к первичной обмотке трансформатора прикладывается переменное напряжение, близкое к прямоугольной форме с амплитудой, равной половине напряжения питания. К каждому конденсатору и транзистору также приложено напряжение, равное половине напряжения питания.

В вариантах с тремя ячейками (фиг.3 и 4) дополнительная мостовая инверторная ячейка выполнена на управляемых ключах 16-19 и соединена по входу последовательно с остальными ячейками. Выходные выводы этой

1056405 75 ячейки соединены через конденсаторы 20 и 21 с выходными выводами первой ячейки (фиг.3) или с выходными выводами второй ячейки (фиг,4).Соединенное таким образом число ячеек может быть любым и определяется заданным коэффициентом понижения напряжения, т.е. отношение входного напряжения инвертсра к напряжению на выходе первой ячейки, и допустимым напряжением на элементах. На фиг. 3 и 4 показаны величины токов и напряжений на всех элементах схемы в оба полупериода (заштрихованы открытые в данный полупериод транзисторы), Откуда следует, что коэффициент йонижения напряжения инвер- тора равен числу мостовых ячеек, а напряжения на транзисторах схем по фиг, 3 и 4 и на конденсаторах схемы по фиг.3 снижены в N раз пэ отношению к напряжению питания инвертора.

В интервале по фиг.3 напряжения на конденсаторах каждой последующей ячейки больше, чем предыдущей, но токи конденсаторов всех ячеек одинаковы, Предложенный инвертор при заданном коэффициенте понижения напряжения (бестрансформаторном выходе) позволяет снизить напряжения на си. ловых элементах и.тем самым повысить надежность и КПД.

По отношению к известному уст10 ройству-предложенный инвертар позволяет либо исключить выходной трансформатор полностью, в случае допустимой гальванической связи хода и выхода и необходимости по)5 низить в заданное число раз выходное напряжение но отношению к вход- . ному, либо выполнить выходной трансформатор двухобмоточным, в случае, когда указанные условия отсутствуют. Ив том и в другом случаях габариты и масса инвертора уменьшаются, а равномерность деления напряжения по элементам схемы сохраняется.

1056405

Фиа1

ВНИИПИ Заказ 9334/53 Тираж 687 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4