Устройство для управления силовыми транзисторами высокочастотного инвертора

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СИЛОВЫМИ ТРАНЗИСТОРАМИ ВЫСОКОЧАСТОТНОГО ИНВЕРТОРА, содержащее задающий генератор, источник питания, два трансформатора, вторичные обмотки которых предназначены для включения последовательно, в базовую цець силовых транзисторов, первичная обмотка первого трансформатора подключена к выходу задакмцего генератора, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД и упрощения, оно снабжено двумя стабилитронами, причем обмотка подмагничивания второго трансформатора включена последовательно с источником питания и задающим генератором и зашунтирована двумя встречно-последовательно соединенными стабилитронами. о, 00 со го Oi

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU,„, 1089726 А

3 Н 02 М 1/08 Н 02 P 13 18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3539983/24-07 (22) 18.01.83 (46) 30.04.84. Бюл. № 16 (72) Ю.П. Гончаров, М.Г. Греул, А.В. Ересько, Э.И. Заика и С.Ю. Кривошеев (71) Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В.И. Ленина (53) 621.316.727(088.8) (56) 1. Патент США № 4051426, кл. Н 02 М 7/537, 1977.

2. Патент Японии ¹ 55-13513, кл. Н 02 М 7/537, 1980 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

СИЛОВЫМИ ТРАНЗИСТОРАМИ ВЫСОКОЧАСТОТНОГО ИНВЕРТОРА, содержащее задающий генератор, источник питания, два трансформатора, вторичные обмотки которых предназначены для включения последовательно в базовую цепь силовых транзисторов, первичная обмотка первого трансформатора подключена к выходу задающего генератора, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения КПД и упрощения, оно снабжено двумя стабилитронами, причем обмотка подмагничивания второго трансформатора включена последовательно с источником питания и задающим генератором и зашунтирована двумя встречно-последовательно соединенными стабилитронами.

iG89726 сбмотка поцмагничивания второго для управления силовыми транзисторами, работа1ощими в противофазе, в частности в схемах автономных пре. обраэователей.

Известно уcTpoAc. iBQ для управления силовыми транзисторами инвертор;-", содержащее задающий генератор, трансформа".ор, вторччные обмотки котсрогс чреез развязивающие диоды соединены с управляющими переходами полупроводниковых транзисторов (1

Известное устройство имеет низкий КПД за счет наличия диодов B Ue пи вратаKB.HHÿ базового тока,> на ко

TopLD; происходят потери мощности у .— равляющего сигнала„ и не обеспечивает надежного запирания транзисторов.

Кроме того, в результате разницы времени выключения и разницы падений напряжений на база-эмиттерных переходах базовый трансформатор насыщается.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее задающий генератор, источник питания, первый и второй трансформаторы, вторичные обмотки которых пред1азначены для включения послецсвательно в базовую цепь силовых транзисторов, первичная обмотка первого трансформатора подключена к выходу за11ающего гелер>атсра (2 3 ° указанное устройство устраняет интервал одновременно открытого состояния транзистороз„ но обладает низким КПД и сложпостью. Б базовой цепи силовьгх транзис"î.ðîâ на сопро—

10.. г тивлениях и диодах происходят падения напряжения ат протекания управляющего тока, что приводит к сниже- нию мощности импульса управления и уменьшению КПД устройства.

Цель изобретения — повышение КПД и упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления силовыми транзисторами высокочас— тотного инвертара, содержащее задающий генератор, источник питания, первый и второй трансформаторы, вторичные обмотки которых включены последовательно в базовую цепь силовых транзисторов, первичная обмотка первого трансформатора подключена к выходу задающего генератора, снабжено двумя стабилитронами, причем

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано трансформа".îðà включена последовательно с источником питания и задающим гененатором и зашунтирована двумя встречно-.последовательно соединенгь1ми -.òàá11ëèòpoíàìè.

На фиг. 11 -1оказана принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — Bpe>1eííûå диаграммы, псясг111ющие его работу; на фиг. 3 диаграммы для базового и дополнительного трансформаторов, Принципиальная схема содержит источник 1 питания, последовательно с которым соединены задающий генеpïòàp 2 и обмотка 3 падмагничивания

1ра1.,сд орматсра 4, зашунтирсван-:ая в .речнс — псследовател1.но соединени ми стабилитронами 5 и 6. К задающ"му > енератору 2 подключен трансформатор 7 своей первичной обмоткой 8. Вторичные обмотки 9 и 10 трансформатора 7 одним концом подключены через обмотки !1 и 12 трансформатора - к базам силовых тран— зистсров 13 и 14 соответственно. Другие концы обмоток 9 и 10 подклюгены к эмиттерам транзисторов 13 и 1А соо т в е- 1 с т в е ч н с .

Устройства работает следующим

oбDJзом.

Предгаложим вначале, что трансформатор 4 отсутствует (его обмотки

11 и 12 замк:-:iTbl накоротко) и силоL .û>. транзисторы 13 и 1(одинаковы л» своим характеристикам. Постоянный тск источ:1ика 1 питания преобразуетc.- задающим генератором 2 в переменный прямоугольный (фиг. 2a), которьй пссчередно поступает в базы силовых транзисторов 13 и 1, что и требуется; вЂ,:1я нормальной работы ин- . вертора.

Поскольку обмотки 9 и 10 трансформатора 7 подключены к базам силовь х тран-.:ì"торов 13 и 14 в противофаз», т:. . а базу транзистора, который дог11ке1 быть B данный полупериод выключеи, например транзистор !4, поступает запирак1щее напряжение с величиной, равной падению напряжения на базe проводящего транзистора 13, что составляет порядка 1-1,5 В. Тем самым повышается нагрузочная способность транзисторов 13 и 14 по напряжению и снижается вероятность вторичного пробоя. После изменения полярности тока сн вначале протекает в базе заканчивающегG HoK1 р о TpBvçèñòo1089726

45

50 ра 13, обеспечивая форсированное рассасывание носителей. До окончания этого процесса транзистор 14 не включается, поскольку падение напряжения на базо-эмиттерном переходе транзистора 13 до окончания рассасывания носителей близко к нулю и поэтому базо-эмиттерный переход транзистора 14 не отпирается. Тем самым устраняется перекрытие интервалов включенного состояния силовых транзисторов 13 и 14. После окончания рассасывания носителей прекращается протекание тока в базе транзистора 13 и он переходит в базовую

15 цепь транзистора 14, обеспечивая его, отпирание. Однако схема устройства, не содержащая трансформатор 4, становится неработоспособной при наличии разброса характеристик транзис20 торов, что на практике всегда имеет место. Пусть, например, падение напряжения на базе транзистора 13 несколько выше падения напряжения на базе транзистора 14. Тогда в первый 25 полупериод приращение индукции в сердечнике трансформатора 7 больше, что приводит к насыщению сердечника. В результате намагничивающий ток к концу первого полупериода резко возрастает, что ведет к резкому уменьшению тока в базе транзистора

13, выходу его из насыщения, перегреву и, в конечном итоге, к пробою.

Неодинаковость приращений индукции в полунериоды возникает не только З5 вследствие прямых падений напряжения на базо-эмиттерных переходах, но и вследствие разницы времени рассасывания.

Чтобы устранить насыщение сердечника трансформатора 7, необходимо выравнять приращение индукции в его сердечнике в разные полупериоды.

Для этого служит дополнительный трансформатор 4. Он содержит две рабочие обмотки 11 и 12, включаемые так, что сердечник трансформатора 4 намагничивается токами баз в одну сторону, а обмотка 3 подмагничивания включена так, что поле. намагничивания направлено встречно магнитному полю, создаваемого обмотками

11 и 12. Обмотка 3 шунтируется симметричным ограничителем напряжения, например, встречно-последовательно соединенными стабилитронами 5 и 6.

Ампервитки подмагничивания равны или несколько меньше ампервитков базовых токов. Сердечник имеет значительно более высокую магнитную проницаемость, чем сердечник базового трансформатора.

Выравнивание приращений индукции происходит благодаря выравниванию средних значений напряжения на вторичных обмотках базового трансформатора в разные полуперноды. Диаграммы фиг. 2 поясняют работу допол. нительного трансформатора в предположении, что петли гистерезиса материала сердечников ицеализированы в соответствии с фиг. 3 (фиг. 3, а для базового и фиг. Зб для дополни— тельного трансформаторов). Принято кроме того, что интервал рассасывания носителей зарядов отсутствует.

Диаграммы (фиг. 2 F --z) иллюстрируют случай, когда характеристики базовых цепей силовых транзисторов одинаковы. Из-за действия намагничивающего тока базового трансформатора в первую половину каждого полупериода (до t ) ампервитки базового тока дополнительного трансформатора

4 превышают ампервитки подмагничивания, а во вторую часть — меньше их.

Поэтому за счет действия разности ампервитков до точки t вступает в действие ограничитель, а после точки t — ограничитель 5. Среднее

1 значение напряжения на рабочих обмотках 11 и 12 за полупериод равно нулю и дополнительный трансформатор не оказывает воздействия на величину результирующего приращения индукции в сердечнике трансформатора 7 за полупериод.

Диаграммы (фнг. 2 3 -ж) иллюстрируют случай, когда падение напряжения на базо-эмиттерном переходе транзистора 13 меньше, чем падение напряжения на переходе транзистора

14. Тогда базовый ток транзистора 13 за счет действия намагничивающего тока базового трансформатора возрастет, а базовый ток транзистора 14 уменьшится (рабочая точка на петле гистерезиса трансформатора 7 получит одностороннее смещение). Среднее значение падения напряжения в цепи базы транзистора 13 в результате действия трансформатора 4 возрастет, а среднее значение падения в цени базы транзистора 14 уменьшится,что и требуется для выравнивания приращений индукции.

ÇÎ89726

Как показали проведенные расчеты, мощность трансформатора 4 в 5- IO раз меньше мощности трансформатора 7 и он не оказывает существенного отрицательного влияния на форму кривой напряжения на базе закрытого транзистора и не препятствует изменению полярности базового тока в интервале рассасывания носителей.

Предлагаемое устройство по сравнению с известным является более простым, позволяет повысить КПД устройства и надежность работы преобразователя в целом. рЯЯЯДИ Заказ 2950/53

Тираж 667 Подписное

Филиал Ппи.нпатент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4