Двухтактный инвертор

 

ДВУХТАКТНЫЙ ИНВЕРТОР, содержащий узел управления компаратором , мостовой ключевой усилитель мощности, выполненный на транзисторах разного типа проводимости, причем первый входной вывод преобразователя подключен к объединенным . эмиттерам транзисторов одного типа проводимости верхнего плеча, базоэмиттерные переходы которых шунтированы резисторами, коллекторэмиттерные переходы шунтирова.ны диодами , а их базы через резисторы подключены к коллекторам транзисторов противоположного нижнего плеча, эмиттеры которых объединены и подключены к второму входному выходу, при этом первичная обмотка выходного трансформатора подключена к коллекторам транзисторов верхнего плеча, отличающийся тем, что, с целью упрощения, повышения надежности и КПД, узел управления выполнен по схеме автоколебательного мультивибратора с времязадающими дифференцирующими цепями на транзисторах нижнего плеча, при этом базы последних через введенный согласующий трехполюсник подключены к пер- § вому входу компаратора, выход кото (Л рого через дополнительные резисторы подключен к базам транзисторов верхнего плеча, а его второй вход к выходу узла регулирования выходного напряжения, причем коллекторы транзисторов в плечах соединены между собой через токоограничительные элементы. со : з: L(

СОЮЗ СОВЕТСКИХ И Л

РЕСПУБЛИК (l9) (И)

3(59 Н 02 М 7 537

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3482646/24-07 (22) 24.08.82 (46) 23.06.84. Бюл. 9 23 (72) Г.A Нестеренко, А.В. Гусев, И.Ф. Пельтек и Д.А. Чернышенко (53) 621. 314. 57 (088. 8) (56) 1 ° Авторское свидетельство СССР

9 944016, кл. Н 02 М 3/335, 1980.

2. Ромаш Э.М. Источники вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. М., "Радио и связь", 1981,.с. 214, р. 10, 11.

3. Авторское свидетельство СССР

9 807469, кл. Н 02 М 7/537, 1979. (54)(57) ДВУХТАКТНЫЙ ИНВЕРТОР, содержащий узел управления компаратором, мостовой ключевой усилитель мощности, выполненный на транзисторах разного типа проводимости, причем первый входной вывод преобразователя подключен к объединенным . эмиттерам транзисторов одного типа проводимости верхнего плеча, базоэмиттерные переходы которых шунтированы резисторами, коллекторэмиттерные переходы шунтированы диодами, а их базы через резисторы подключены к коллекторам транзисторов противоположного нижнего плеча, эмит теры которых объединены и подключены к второму входному выходу, при этом первичная обмотка выходного трансформатора подключена к коллекторам транзисторов верхнего плеча, отличающийся тем, что, с целью упрощения, повышения надежности и КПЦ, узел управления выполнен по схеме автоколебательного мультивибратора с времязадающими дифференцирующими цепями на транзисторах нижнего плеча, при этом базы последних через введенный согласующий трехполюсник подключены к первому входу компаратора, выход которого через дополнительные резисторы подключен к базам транзисторов верхнего плеча, а его второй вход— к выходу узла регулирования выходного напряжения, причем коллекторы транзисторов в плечах соединены между собой через токоограничительные элементы.

1099364

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для управления мощных ключевых усилителей в системах электропитания устройств автоматики и вычислительной техники.

Известен двухтактный преобразователь напряжения, Содержащий силовые ключи, соединенные по двухтактной схеме, и задающий генератор с трансформаторным выходом, выполненный на мультивибраторе, содержащем времязадающий узел, выходы которого связаны с двумя ключевыми элементами мультивибратора f13.

Однако к транзисторам мультивибратора прикладывается удвоенное напряжение питания, так как к выходу мудьтивибратора подключена обмотка трансформатора Со средним выводом.

При этом необходимо симметрировать первичные полуобмотки трансформатора, а это снижает технологичность. изготовления, Известен двухтактный преобразователь напряжения, содержащий силовые ключи инвертора, соединенные по днухтактной схеме, задающий генератор с трансформаторным выходом, через цепь синхронизации связанный с ждущим мультивибратором,, времязадающий узел которого связан с уси, лителем постоянного тока (усилителем сигнала. рассогласования); к выходу ждущего мультивибратора подклю.чен однотактный усилитель мощности с трансформаторным выходом, связанный с управляющими входами силовых ключей инвертора 2).

Недостаток такого устрОйства сложность схемы управления из-за необходимости применения цепи синхронизации, ждущего мультивибратора и однотактного усилителя мощности с трансформатОрным выходом.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является двухтактный инвертор, содержащий узел управления с компаратором, мостовой ключевой усилитель мощности, плечи которого выполнены на транзисторах разного типа проводимости, причем первый входной вывод преобразователя подключен к объединенным эмиттерам транзисторов одного типа проводимости верхнего плеча, базоэмиттерные. переходы которых шунтированы резЙсторами,,коллекторэмиттерные — диодами, а Кх базы через резисторы подключены к коллекторам нижнего плеча, эмиттеры которых объединены и подключены к второму входному выводу, при этом первичная обмотка выходного трансформатора подключена к коллекторам транзисторов верхнего плеча, а узел управления содержит генератор парафазных импульсов, выполненный на коммутирующем трансформаторе и ключевых транзисторах, и генератор пилообразного напряжения, подключенный к входу компаратора (3)

Недостаток известного устройства — сложность схемы управления и наличие в его составе трансформатора, что затрудняет миниатюризацию узла управления. Наличие этих эле5

10 ментов снижает надежность и КПД устройства с целом.

Цель изобретения — упрощение устройства с одновременным повышением надежности и КПц.

Поставленная цель достигается тем, что в двухтактном иннерторе, 15 содержащем узел упранления компаратором,.мостоной ключевой усилитель мощности, плечи которого выполнены на транзисторах разного типа проводимости, причем первый входной вывод преобразователя подключен к объединенным эмиттерам транзисторов одного типа проводимости верхнего плеча, базоэмиттерные переходы которых шунтированы резисторами, коллектор эмиттерные переходы шунтированы диодами, а их.базы через резисторы подключены и коллекторам транзисторов противоположного нижнего плеча, змиттеры которых объединены и подключены к второму входному выводу, при этом первичная обмотка выходного . трансформатора подключена к коллекторам транзисторов верхнего плеча, узел управления выполнен по схеме автоколебательного мультивибратора

:>5 с нремязадающими дифференцирующими цепями на транзисторах нижнего плеча, при этом базы последних через введенный согласующий трехполюсник подключены к первому входу компара40 тора, выход которого через дополнительные резисторы подключен к базам транзисторов верхнего плеча, а его второй вход — к выходу узла регулирования выходного напряжения, 4g причем коллекторы транзисторон в плечах соединены между собой через токоограничительные элементы.

На фиг. 1 приведена электрическая схема двухтактного преобразователя, на фиг..2 — диаграммы .напряжений, поясняющие работу преобразователя.

Преобразователь содержит мостовой ключевой усилитель мощности, выполненный на транзисторах разного типа проводимости. Эмиттеры транзисторон 1 и 2 верхнего плеча р-»Щ>оводимости объединены и подключены к первому входному выводу 3.

Базоэмиттерные переходы этих транзисторов шунтированы резисторами

60 4 и 5, их коллекторэмиттерные переходы - диодами 6 и 7,а базы через резисторы 8 и 9 подключены к коллекторам транзисторов 10, 11 и-р -проводимости противоположного нижнего

65 плеча, эмиттеры которых объедине1099364

40 ны и подключены к второму входному выводу 12. Узел управления выполнен по схеме автоколебательного мультивибратора 13 с времязадающими дифференцирующими цепями 14, состоящими из времяэадающих конденсаторов 15 и

16, разделительных диодов 17 и 18, на транзисторах нижнего плеча, причем базы последних через согласующий трехполюсник 19, например, на резисторах 20 и 21 подключены к пер- 1О вому входу компаратора 22, выход которого через резисторы 23 и 24 соединен с базами транзисторов верхнего плеча. Коллекторы транзисторов соединены между собой через токо- 15 ограничительные элементы 25 и 26.

Между коллекторами верхнего плеча включена первичная обмотка трансформатора 27.

Второй вход компаратора подключен к выходу узла 28 регулирования выходного напряжения.

На фиг. 2 показаны диаграммы напряжений в точках 29-36 относительно входного вывода 12.

Преобразователь работает следующим образом.

В установившемся режиме транзисторы 10 и 11 мультивибратора 13 поочередно отпираются, при этом на коллекторах транзисторов формиру- . ются две последовательности сдвинутых на полпериода импульсов. На фиг. 2а показано напряжение в точке 29 на коллекторе транзистора 10.

Напряжение на базах транзисторов

10 и 1t (в точках 30, 31) имеет форму, близкую к пилообразной с паузой в полпериода (фиг. 2б,в). При этом напряжение в точке 32 соединения резисторов 20 и 21 имеет пилообразную форму без паузы, которое сравнивается с напряжением на входе узла 28 регулирования (в точке 23) усилителя, в результате чего на выходе (в точке 34) компаратора 22 4 формируется ШИМ-сигнал (фиг. 2д) .

Так как управляющие входы ключевых элементов (базы транзисторов) 1 и 2 связаны через резисторы как с выходами мультивибратора 13 (т.е. коллекторами транзисторов 10 и 11), так ,и с выходом компаратора 22, то каждый из ключевых транзисторов 1 и 2 будет открыт при нулевом напряжении или на соответствующем выходе мультивибратора, или на выходе компаратора (диаграммы напряжений в точках 35-36 соединения ключевых транзисторов 1 и

2 с концами первичной обмотки управляющего трансформатора 27 показаны на фиг. 2е и ж) . При этом напряжение между концами первичной обмотки трансформатора 21 имеет паузу в нуле в интервале времени, когда открыты ключевые элементы 1 и 2. Цлительность этой паузы изменяется при изменении напряжения на узле 28 регулирования.

Токоограничительные элементы 25 и 26 выполняют функции защиты от сквозных токов и одновременно ограничителя тока базы транзисторов мощного усилителя мощности в случае использования предлагаемого преобразователя для его управления.

Изобретение значительно упрощает схемное решение путем совмещения функций генератора парафазных импульсов, генератора пилообразного напряжения и усилителя мощности в одном узле, а также эа счет применения только одного трансформатора с одной первичной обмоткой для управления силовыми транзисторами мощного инвертора, что повышает массогабаритные показатели преобразователя и уменьшает трудоемкость его изготовления; расширяет диапазон регулирования выходной мощности, так как позволяет изменять длительность импульса управления транзисторами инвертора от нуля до половины периода, повышает КПД и надежность преобразователя за счет уменьшения мощности, выделяемой в транзисторах инвертора при их переключении и уменьшения мощности, выделяемой в мостовом усилителе путем увеличения прикладываемого к нему напряжения, повышает надежность, так как осуществляется защита мостового усилителя мощности от выхода из строя ключевых элементов при срыве генерации мультивибратора, кроме того, исключается возможность подмагничивания управляющего трансформатора в результате применения мостовой схемы включения.

10993б4! 099364

Составитель И. Никитин

Редактор И. Ковальчук Техред Л,Мартяшова КорректорГ. Огар

Заказ 4381/42 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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