Мостовой транзисторный инвертор

 

1. МОСТОВОЙ ТРАНЗИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР, диагональ постоянного тока которого соединена с входными выводами и концами конденсаторного делителя напряжения, средняя точка которого связана со средним выводом первичной обмотки выходноготтрансформатора , подключенной к диагонали переменного тока инвертора, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышенияКПД путем повышения допустимой мощности, между средним выводом первичной обмотки выходного трансформатора и средней точкой конденсаторного делителя напряжения введен ключ, обладакаций двусторонней проводимостью.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ, РЕСПУБЛИК (39) (И) i

3Ш Н 0 2 М 7/537 (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ »."

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3450973/24-07 (22) 11.06.82 (46) 30.12.83. Вюл. Р 48 (72) Е.Б.Герасимов, l0.В.Зверев и В.А.Рубахин (71) Ивановский ордена Знак Почета" энергетический институт им.В.И.Ленина (53) 621 . 314 . 58(088. 8} (56) 1. Источники электропитания на полупроводниковых приборах.

Проектирование и расчет. Пад ред.

С.Д.Додика, Е.И..-М.Гальперина.

М., Советское радио, 1969, с. 236, рис. У б б.

2. Авторское свидетельство СССР

9 729788, кл. H 02 М 7/537, 1977. (54) (57) 1. МОСТОВОЙ ТРАНЗИСТОРНЫЙ

ИНВЕРТОР, диагональ постоянного тока которого соединена с входными выводами и концами конденсаторного делителя напряжения, средняя точка которого связана со средним выводом первичной обмотки выходноготтрансформатора, подключенной к диагонали переменного тока инвертора, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения КПД путем повышения допустимой мощности, между средним выводом первичной обмотки выходного трансформатора и средней точкой конденсаторного делителя напряжения введен ключ, обладающий двусторонней проводимостью.

1064404

2 Инвертор по п. 1, о т л и— из двух транэисторон, силЬные переходы ч а ю шийся тем,что клкч состоит которых вклкчены встречно-параллельно.

Изобретение относится к ёреобра- эовательной технике .и может быть использовано при разработке вторичных источников питания.

Известны мостовые транзисторные 5 инверторы, содержащие четыре тринэисторных ключа и выходной трансформатор 1).

Наиболее близок к предлагаемому мостовой транзисторный инвертор, IG диагональ постоянного тока которого соединена с входными выводами и концами конденсаторного делителя на° пряжения, средняя точка которого связана сб среди выводом первичной 15 обмотки выходного трансформатора, подключенной к диагонали переменного тока инвертора f2 ).

Недостатком указанных устройств является ограничение рабочей мощности, обусловленное неравномерным распределением динамических потерь между транзисторами, работакщими в одном такте. Это, в свою очередь, вызвано разбросом параметров транзисторов, а также имекщим место на практике неравенством двух состав-лякщих динамических потерь: потерь при вКлючении и выключении транзисторного ключа.

Цель изобретения — повышение КПД путем повышения допустимой мощности мостового транзисторного инвертора.

Поставленная цель достигается тем, что в мостовом транзисторном инверторе, диагональ постоянного тока которого соединена с входными выводами и концами конденсаторного делителя напряжения, средняя точка которого связана со средним выводом 4 первичной обмотки выходного трансформатора, подключенной к диагонали переменного тока инвертора, между средним выводом первичной обмотки выходного трансформатора и средней 45 точкой конденсаторного делителя напряжения введен ключ, обладающий дву сторонней проводимостью.

Ключ состоит из днух транзисторов, силовые переходы которых вклю,чены встречно-параллельно.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 временные диаграммы его работы.

Мостовой транзисторный инвертор содержит транзисторные ключи 1 — 4.

Диагональ постоянного тока инвертора соединена с входными выводами 5 и б.дая подключения к источнику питания, а также к концам конденсаторного делителя 7 - 8 напряжения.

Обмотка 9 трансформатора 10 соединена концами с диагональю переменного тока инвертора. Средний. вывод 11 обмотки трансформатора соединен со средней точкой 12 конденсаторного делителя напряжения через ключ 13, обладающий двусторонней проводимостью. Ключ 13 может быть выполнен в виде двух встречно-параллельно включенных транзисторон 14 и 15.

Схема работает следующим образом.

Каждый такт открыта пара ключей

1 и 4, 2 и 3. Сигналы упранления на ключи одного такта могут подаваться как синхронно, так и с временным сдвигом, Работу схемы рассмотрим ьвначале для случая наличия временного сдвига между сигналами управления транзисторами одного плеча (1 и 4; 2 и 3) Пусть ключ 13 замкнут (интервал

1 на диаграмме и). Пусть сигналы управления на транзисторные ключи 1 и 2 опережают сигналы управления на транзисторные ключи 4 и 3. На Интервалах времени, когда ключ 1 открыт, а ключ 4 еще закрыт, ток протекает от положительной обкладки конденсатора 7 через открытый ключ 1, первую половину обмотки 9 и замкнутый ключ 13 к отрицательной обкладке конденсатора 7. При этом через о6мотку 9 и ключ 1 протекает ток, вдвое превышающий номинальный. За счет ЭДС, наводимой на второй половине обмотки 9, напряжение на закрытом ключе 4 падает до нуля. На транзисторах 2 и 3 напряжение равно напряжению питания. Отпирание ключа 4 происходит при нулевом напряжении т.е. без динамических потерь. Потери включения полностью выделены на ключе 1. После включения ключа 4 ток ключа 1 снижается до номинального.

Запирание ключа 1 происходит без динамических потерь, так как напряжение на нем после запирания остается равным нулю до момента запирания ключа 4. На этом интервале времени ток ключа 4 вдвое превышает номинальный и в нем выделяются полностью потери выключения. В интервале от запирания ключа 4 до отпирания

1064404

-ключа 2 на всех силовых ключах напря, - на ключи одного плеча. жение равно половине напряжения пи- Предположим, что ключ 13 ратания. эомкнут, а сигналы управления поДалее аналогичные процессы пов- . даются синхронно на ключи 1 и 4, торяются в ключах 2 лючах 2 и 3. отпирая их. Если время включения

Динамические потери при включе- 5:ключей 1 и 4 одинаково вкл нии и выключени е ии зависят от величи- то потери включения распределены меж

М .1 . Вкл4 ны коммутируемой мощности Р, ду ними поровну. Однако практичесКогда ключ 13 замкн

13 замкнут ки имеет место разброс параметров

U транзисторов. Предположим, . что

Р =0 1 = = э

10 ь (t ° Ф ком ку " к, 2 234„= 0п кн Вкл„вкл4 ком

В этом случае большая часть noz д О и1„- соответственно напряже. терь PSKA Þ eJIЯетсЯ 15 KJ110 Le 4 ° T ние и ток, коммутируе пирающемся последним. Наоборот, мые транзистором; . 15 большаЯ часть потеРь Рвы1 л,выДелЯетсЯ

UI1 — напряжение питания; в ключе 1, запирающемся первым.

Э „,- ток коллектора в номиПри равенстве потерь включения нальном режиме. и выключения клюЧИ 1 и 4 находятся

Описанный порядок переключения в одинаковых Условиях. Однако чаще .происходит, в течение всего времени вкп выкл

Р МАРВ, а именно Р (Р

Вкл Выкл замкнутого состояния ключа 13. Таким образом, один из ключей нагру»

Предположим далее, что в некото- жен динамическими потерями больше, рый момент времени ключ 13 раэомк- чем другой (в данном случае ключ 1 нут. Тогда отпирание ключа 1 проис- нагружен больше) . То же происходит ходит при отсутствии тока, поаколь- и при коммутации ключей 2 и 3. ку ключ 4 еще не открыт, а цепь кон- ПРедположим тепеРь, что ключ 13 денсатора 7 Разомкнута. При этом по- замкнУт. В этом слУчае большаЯ часть терн в ключе 1 равны нулю, напряже- потеРь Рвкл выделЯетсЯ на ключе 1, ние на ключах 1 и 3 нулевое, а на- который отпирается первым . Наоборот, пряжение на ключах 2 и 4 возрастает. потеРи РвыклвыДелЯютсЯ в основном до 1„. При отпирании ключа 4 через 30 на ключе 4, эапиРающемсЯ последним. него, ключ 1 и обмотку 9 протекает

Величина P u P вкл выкл и соотношеноминальный ток, напряжение .на клю- ние между ними мало и зависит от чах 2 и 3 равно. При запирании клю- состояния ключа 13. Поэтому при эамкча 1 ток через него и через ключ 4 нутом состоянии ключа 13 ключ 1 прекращается, однако ключ 4 еще от- 3 инвеРтоРа нагРУжен динамическими крыт, поэтому напряжение на нем рав- потерями меньше, чем ключ 4. но нулю, динамические потери тоже Таким образом, в зависимости от равны нулю — они полностью выделяют- состояния ключа 13 большая часть ся на ключе 1. Коммутация ключей. 2 динамических потерь выделяется то и 3 происходит аналогично. на одном, то на другом иэ двух клюОписанный порядок переклюЧения чей> работающих в одном такте. происходит в течение всего времени

Для эффективной работы устройст1Р разомкнутого состояния ключа 13. ва необходимо, чтобы время эамкнуКОМмутируемая моЩИОСть B 3TOM СЛУЧае о о 4 в и РаэомКнутОГО 4 р СОСТОЯНИЯ

pI 1 .3 p . ключа 13 было кон и кн кон

В обоих случаях коммутируемая 2 мощность одинакова. В течение времени t потери включения выделяются на где — рабочая частота инвертора, ключах 1 и 2, а потери выключения . Гц; на ключах 3 и 4. В течение t> поте- 5О . — постоянная времени нагрева ри включения выделяются на ключах 4 транзисторного ключа, с.. и 3, а потери выключения — на клю- Поскольку при высоких частотах чах 1 и 2. Если по каким-либо причи-. преобразования динамические потери нам потери включения и выключения являются основной составляющей поне равны, описанное периодическое 55 терь в транэисторном ключе, опредеперераспределение потерь при помощи ляющей его нагрев и надежность, то ключа 13 позволяет уменьшить возмож-. периодическое перераспределение поную перегрузку одного из ключей од- терь обеспечивает. равномерный наного плеча, а следовательно, поднять грев ключей меньший, чем в схеме допустимую мощность инвертора. прототипа. Это дает возможность по-

Рассмотрим работу схемы при син- высить допустимую мощность инвертохронной подаче сигнала управления ра, что повышает КПД устройства.

10б4404

Составитель T. Åðøoâà

Редактор Л. Пчелинская Техред Т, Фанта Корректор Ю.Макаренко

Заказ 10355/5б Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4