Понижающий бестрансформаторный инвертор

 

1. ПОНИЖАЮЩИЙ ВЕСТРАНСФОР МАТОРНЫЙ ИНВЕРТОР, содержащий основную преобразовательную ячейку, состоящую из двух пар включенных последовательно управляемых ключей, подключенных к входным выводам ячейки, служащих для подключения к цепи питания , при этом каждая пара ключей зашунти|5ована входным конденсатором, а точки соединения ключей в каждой паре образуют выходные выводы ячейки , к котором подключены два последйвательно включенных выходных конденсатора , точка соединения которых образует один из выходных выводов инвертора, отличающийся тем, что, с целью уменьшения установленной мощности выходных конденсаторов при козффициенте деления , где п г 1, Другой выходной вывод инвертора образован точкой соединения пар управляемых ключей.g 9 л 00 со 4:

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3CSD Н 02 М 7 537

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3379811/24-07 (22) 12.01.82 (46) 30.04.84. Бюл. Р 16 (72) В.С.Моин (53) 621.314.57 (088.8) (56) 1. Моин В.С., Лаптев Н.Н.

Стабилизированные транзисторные преобразователи. M., "Энергия", 1972, с.113, рис. 5.53.

2. Авторское свидетельство СССР

tt 413590, кл. Н 02 М 7/537, 1963. (54 ) (57 ) 1 . ПОНИЖАОцИЙ ВЕСТРАНСФОР

МАТОРНЫЙ ИНВЕРТОР, содержащий основную преобразовательную ячейку, состоящую из двух пар включенных последовательно управляемых ключей, подклюÄÄSUÄÄ 1089740 А ченных к входным выводам ячейки, служащих для подключения к цепи питания, при этом каждая пара ключей зашунтировàна входным конденсатором, а точки соединения ключей в каждой паре образуют выходные выводы ячейки, к которым подключены два последовательно включенных выходных конденсатора, точка соединения которых образует один иэ выходных выводов инвертора, отличающийся тем, что, с целью уменьшения установленной мощности выходных конденсаторов при коэффициенте деления К2 в+1 где я=1, другой выходной вывод инвертора образован точкой соединения пар .управляемых ключей. Ф

1089740

2. Ийвертор по п. 1, о т л и ч аю шийся тем,, что,,с целью умень шения массогабаритных характеристик при коэффицйенте делениями=2 "+", где ,Иа2,3,4 и т.д., введены (n-1! аналогичных дополнительных преобразователь-5 йых ячеек, при этом входные выводу

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке источников вторичного электропитания.

Известен транзисторный бестрансформаторный инвертор, содержащий в силовой части только транзисторы и конденсаторы (1 .

Отсутствие силового трачсформатора в данной схеме позволяет миниатюризировать устройство при низких выходных частотах инвертора, однако коэффициент понижения напряжения в данной схеме составляет не более

0,5, что в ряде случаев не соответствует заданному.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является бестрансформаторный понижающий инвертор, содержащий преобразовательную ячейку, состоящую из нескольких пар включенных последовательно управляемых ключей, при этом каждая пара ключей зашунтирована входным конденсатором. K точке соединения пар ключей подключены выходные конденсатору, которые подключены к выходному выводу (.2 .

Недостатком известного инвертора является íеравномерность нагрузки конденсаторов по напряжению и току, что приводит к,увеличению установленной мощности конденсаторов и увеличению маcñû и габаритов устройства.

Цель изобретения — уменьшение установленной мощности конденсаторов и уменьшение массогабаритных характеристик устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в понижающем бестрансформаторном инверторе, содержащем основную преобразовательную ячейку, остоящую из двух пар включенных последовательно управляемых ключей,, подключенных к входным выводам ячейки, служащих для подключения к цепи пйтания, при этом каждая пара ключей зашунтирована входным конден"aropoM, а точки соединения ключей в каждой паре образуют выходные выводы ячейки, к которым подключены два последовательно включенных lG

2»;

ЗО

5Î основной ячейки подключены к выходным выводам первой дополнительной ячейки, входные выводы которой подключены к выходным выводам второй дополнительной ячейки и т.д.,причем входные выводы (n — 1)-й ячейки подключены к выводам источника питания. выходных конденсатора, точка соединения которых образует один из выходных выводов инвертора, другой выходной вывод инвертора образован точкой соединения пар управляемых ключей.

Кроме того, при коэффициенте деления К = 2 гдеп=2,3,4 и т.д., введены (и -1) дополнительных аналогичных преобразовательных ячеек, при этом входные выводы основной ячейки подключены к выходным выводам первой дополнительной ячейки, входные выводы которой подключены к выходным выводам второй дополнительной ячейки и т.д., причем входные выводы(п — 1J -й ячейки подключень1 к выводам источника питания.

На фиг. 1 показан вариант инвертора с одной преобразовательной ячейкой с коэффициентом деления K*4; на Фиг. 2 — вариант с тремя ячейками с коэффициентом деления К=16.

Инвертор (фиг. 11 содержит одну основную преобразовательную ячейку

1, состоящую из двух пар согласнопоследовательно включенных управляемых ключей, например транзисторов

2,3 и 4,5, подключенных к входным выводам 6 и 7. Каждая пара ключей зашунтирована входным конденсатором

8 и 9, а точки соединения ключей в каждой паре образуют выходные выводы 10 и 11 преобразовательной ячейки, к которым подключены два последовательно включенных выходных конденсатора 12 и 13, точка соединения которых образует один из выходных выводов 14 инвертора, второй вывод которого 15 образован точкой соединения пар управляемых ключей.

Транзисторы управляются блоком 16 управления.

Инвертор (Фиг. 2) содержит основную 1 и две аналогичных ей дополнительных ячейки 17 и 18, при этом входные выводы б и 7 основной ячейки 1 подключены к выходным выводам

10 и 11 первой дополнительной ячейки 17, входные выводы которой 6 и 7 подключены к выходным выводам 10 и

11 второй дополнительной ячейки 18, причем входные выводы последней б

1089740

ВНИИПЕ Заказ 2951/54 Т::раж 667 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 и 7 подключены к выводам источника питания.

Инвертор (фиг. 1l работает следующим образом.

В один полупериод по сигналам блока 16 управления отрыты транзисторы 2 и 4 и закрыты 3 и 5. Выходной конденсатор 13 разряжается через ключ 4 на нагрузку; Конденсатор 8 разряжается через ключ 2 и конденсатор 12 на нагрузку. Конденсаторы

12 и 9 при этом заряжаются и напряжение на нагрузке имеет положительную полярность со стороны выходного вывода 14 инвертора.

Во второй полупериод по сигналам блока 16 управления открываются транзисторы 3 и 5 и закрываются 2 и 4.

При этом конденсатор 12 разряжается через ключ 3 на нагрузку. Конденсатор 9 разряжается через конденсатор

13 и ключ 5 на нагрузку. Конденсаторы 13 и 8 при этом заряжаются. Напряжение на нагрузке имеет полярность противоположную предыдущему периоду.

Таким образом, на выходе инвертора формируется переменное напряжение. При использовании конденсаторов 8,9,12 и 13 большой емкости,когда пульсации напряжения на них малы, выходное напряжение имеет прямоугольную форму с амплитудой 0,250„, где

0„ — выходное напряжение источника пйтания. Напряжение на конденсаторах

8 и 9 одинаково и равно 0,5Uq, а на конденсаторах 12 и 13 — 0,250П. Ток конденсаторов 8 и 9 равен потребляемому току инверторов Зп, а конденсаторов 12 и 13 вдвое больше — 23п.

В схеме с тремя ячеиками (фиг.21 процессы протекают аналогично описанным по схеме с одной ячейкой.

В один полупериод открыты транзисторы 2 и 4 ячейки 18,3,5 ячейки 17 и

2,4 ячейки 1. Происходит разряд входных конденсаторов 8 ячейки 18, 9 ячейки 17,8 ячейки 1 и выходного конденсатора 13 и заряд входных конденсаторов 9 ячейки 18,8 ячейки

lÎ 17,9 ячейки 1 и выходного конденсатора 12. В другой полупериод открыты транзисторы 3 и 5 ячейки 18, 2 и

4 ячейки 17 и 3 и 5 ячейки 1. Происходит разряд входных конденсаторов

15 9 ячейки 18,8 ячейки 17,9 ячейки 1 и выходного конденсатора 12 и заряд входных конденсаторов 8 ячейки 18,9 ячейки 17, 8 ячейки 1 и выходного конденсатора 13.

Напряжение на входных конденсаторах ячейки 18 равно 0,5, ячейки 17

0,25U„, ячейки 1 0 1250п . Ток конденсаторов обратно пропорционален приложенному к ним напряжению, т.е. для входных конденсаторов ячейки

18 он равен 3„, ячейки 17 23„, ячейки 1 4 Зд. Найряжение на выходных конденсаторах 12 и 13 равно 0,06250,, а ток 83п.

Изобретение обеспечивает равенство напряжений и токов конденсаторов ячеек, что позволяет их равномерно загрузить, т.е. уменьшить их установленную мощность.. При коэффициенте деления К = 8 устройство имеет меньшее

35 количество элементов и, следовательно, меньшую массу и габариты по отношению к прототипу.