Двухтактный транзисторный инвертор
ДВУХТАКТНЫЙ ТРАНЗИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР, содержащий выходнбй транс форматор, имеккций управляющие обмот к выходную обмотку, подсоединенную через выпрямитель и LC-фнльтр к выхрдным зажимам, блок управления, трансформатор которого связан с входами силовых транзисторов, вспомогательные транзисторы и диоды, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и надежности при повышенных напряжениях питания, силовая цепь вспомогательного транзистора включена последовательно с диодом и управляющей обмоткой и подключена к входу соответствую1вего силового транэистора , а управляющая цепь вспомогательного транзистора подключена к обмотке трансформатора блока управления , при этом цепь, состоящая из диода и управляющей обмотки, связанная с входом силового транзистора, зашун тирована последовательной цепью из введенных пускового узла и дополнительной обмотки трансформатора блока управления,
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК цй Н 02 М 7/537 k
1 ! ср
i !
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
M ABTOPCHOtAV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3554940/24-07 (22) 18.02.83 (46) 07.07,84. Вюл. 9 25 (72) Л.В.Курбаков и В.й .Якушев (71) Научно-исследовательский и экспериментальный институт автотракторного электрооборудования и автоприборов (53) 621. 314.58(088.8) (56) 1, Заявка Великобритании
9 20 350 1 3 Ice ° 7/5 37, 1 9 80 °
2. Заявка Франции 9 2452198, кл ° 7/5 37, 1980.
3. Авторское свидетельство СССР
9 771830, кл. H 02 М 7/537, 1980. (54)(57) двухтлктный тРлнэистоРньа инИНВЕРТОР, содержащий выходнбй трансформатор, имеющий управляющие обмотки и выходную обмотку, подсоединенную через выпрямитель и ЬС-фильтр к вы„„80,„1 99 А ходным зажимам, блок управления, трансформатор которого связан с входами силовых транзисторов, вспомогательные транзисторы и диоды, о т л ич ающий с я тем, что, с цельюповышения КПД и надежности при повышенных напряжениях питания, силовая цепь вспомогательного транзистора включена последовательно с диодом и управляющей обмоткой и подключена к входу соответствующего силового транзистора, а управляющая цепь вспомогательного транзистора подключена к обмотке трансформатора блока управления, при этом цепь, состоящая из диода н управляющей обмотки, связанная с входом силового транзистора, эашун-.» тирована последовательной цепью из введенных пускового узла и дополни- ф/ тельной обмотки трансформатора блока управления. С:
1101999
Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования во вторичных источниках электропитания, в частности, в стабилизаторах напряжения с бестраисформаторным входом. 5
Известны преобразователи постоянного напряжения, содержащие связанный с внешней цепью трансформатор, силовые транзисторы с блокировкой включения и схему управления этими транзисторами. Блокировка транзисторов в этих схемах осуществляется в вспомогательными транзисторами, включенными последовательно с эмиттериобаэовыми переходами соответствующих силовых транзисторов;(,1 и (21.
Однако данные схеьза невозвюжно применить в двухтактных полумостО.вых и мостовых схемах, используемых при повышенных напряжениях питания, например, выпрямленное напряжение сети 220 В, 50 Гц °
Наиболее близким f10 технической сущности к изобретению является .двухтактный транзисторный инвертор, содержащий выходной трансформатор, имЕющий управляющие и выходную обмотку, подсоединенную через выпрями-. тель и LC-фильтр к выходным зажимам, блок управления, трансформатор которого связан с входами силовых тран-ЗО зисторов, вспомогательные транзисторы и.диоды Г33, Недостатками известного йивертора являются невысокий КПД, недостаточно высокая надежность при иовы-, З5 шенных напряжениях питающей Ммвертор сети и громоздкость схемы упра»ления. Это объясняется тем, что базаэмиттерный переход силовых транэис« торов подключен непосредственно к обмотке трансформатора внешнего возбуждения, вследствие чего протекает ток одновременно через два транзистора, шунтирующих питающую сеть., во вспомогательный транзистор,шуитирувщий база-эмиттерный переход силового транзистора, не является короткой шунтирующей цепью в моменты времени переключения силовых транзисторов„
Кроме того, мощность управления силовыми транзисторами достаточно высока, даже при наличии вспомогательного транзистора.
Целью изобретения является повышение КПД и надежности при повышенньи напряжениях питания.
Поставленная цель достигается тем, что в двухтактном транзисторном инверторе, содержащем выходной трансформатор, имеющий управляющие обмотки и выходную обмотку, подсоединенную е0 через выпрямитель и LC-фильтр к выходным зажимам, блок управления, трансформатор которого связан с входами силовых транзисторов, вспомогательные транзисторы и диоды, сило-. вая цепь вспомогательного транзистора включена последовательно с диодом и управляющей обмоткой и подключена к входу соответствующего силового транзистора, а управляющая цепь вспомогательного транзистора подключена к обмотке трансформатора блока управления, а цепь состоящая из диода и управляющей обмотки, связанная с входом силового транзистора, зашунтирована последовательной цепью иэ введенных пускового узла и дополнительной обмотки трансформатора блока управления.
Пусковой узел выполнен в виде цепи, содержащей конденсатор, диод и резистор, причем конденсатор соединен с анодом диода, катод — с коллектором вспомогательного транзистора, а диод зашунтирован резистором.
На фиг, 1 представлена схема двухтактного транзисторного инверто-. ра; на фиг. 2 - диаграыиы напряжений и токов, .действующих в схеме; на фиг. 3 — схма пускового узла.
Инвертор (фиг. 1) содержит силовые транзисторы 1 и 2, соединенные последовательно и подключенные к питающей сети, базы транзисторов 1 и 2 связаны с эмиттерами соответствующих вспомогательных транзисторов
3 и 4. Коллектор транзистора 3 сое динен с пусковым узлом 5, трансформатор 6 внешнего возбуждения имеет обмотки 7 и 8 управления, связанные с база-эмиттерными переходамв транзисторов 3 и 4. Пусковой узел 5 соединен с одним концом дополнительной обмотки 9 трансформатора 6, другой конец этой обмотки соединен с общей точкой транзисторов 1 и 2. Пусковой узел 5 и дополнительная обмотка 9 трансформатора внешнего возбуждения образуют схему запуска, Диоды 10 и
11 катодами соединены с соответствующими коллекторами транзисторов 3, 4, а анодами - с одними концамн соответствующих управляющих обмоток 12 и 13 выходного трансформатора 14, первичная обмотка 15 трансформатора 14 одним концом соединена с другим концом обмотки 12 и общей точкой транзисторов
l, 2; другой конец обмотки 15 соединен со средней точкой питания инвертора, образованной конденсаторами
16, другой конец обмотки 13 соединен с эмиттером транзистора 2.
Пусковой узел 5 (фиг. 3) содержит конденсатор 17, последовательно соединенный с диодом 18, который эашунтирован резистором 19. Конденсатор 17 соединен с анодом диода 18 а катод его — с коллектором вспомогательного транзистора 3. Выходной трансформатор
14 содержит выходную обмотку 20, которая подключена к н1агруэке 21, вклю1101999 чающей выпрямитель и индуктивно-емкостный фильтр.
Устройство работает следующим образом.
Пусть в момент включения t (фиг, 1 и 2) на база-эмиттерном переходе 5 вспомогательного транзистора 3 действует напряжение обмотки 7 трансформатора 6 внешнего возбуждения, В этот момент времени вспомогательный 3 и силовой 1 транзисторы эакры- 10 ты, транзистор 4 открыт, но силовой транзистор 2 закрыт, поскольку ток через транзнсторн 4 не течет, так как нет положительного напряжения на коллекторном выводе управляющей 5 обмотки 13 трансформатора 14 иэ-эа отсутствия тока в первичной обмотке
15 трансформатора 14, В момент времени t., происходит переплюсовка напряжений в обмотках трансформатора
6 таким образом, что положительное напряжение попадает на базу вспомогательного транзистора 3 и через пупусковой узел 5 на коллектор транзистора 3, в результате чего силовой транзистор отпирается базовым током
iÃ";, и через первичную обмотку 15 силового трансформатора 14 протекает ток, который наводит ЭДС во всех обмотках силового трансформатора 14.
При этом в управляющей обмотке 12 ЗО индуктируется ЭДС, полярность которой поддерживает коллекторный ток вспомогательного транзистора 3 и, следовательно, продолжает течь базовый и коллекторный токи в силовом 5 транзисторе 1, при этом напряжение в обмотке 15 таково, что транзисторы 4 и 2 заперты. В момент времени и -„ окончания импульса напряжения в " ,обмоткЕ 7 трансформатора 6 транзис,тор 3 запирается, а транзистор 4 отпирается. После этого момента ток через силовой транзистор l продолжает течь вследствие накопленных неосновных носителей в базовой и коллекторной областях так, что напряже.ние первичной обмотки 15 силового трансформатора 14 не меняет полярность поэтому силовой транзистор 2 заперт.
В момент Ф, процесс рассасывания носителей в базовой области транзистора 1 заканчивается, а в момент заканчивается рассасывание носителей в коллекторной области. С этого момента транзистор находится в активной области, и происходит уменьшение 55 коллекторного тока, Под действием
ЭДС самоиндукции цепи нагрузки 21 происходит быстрое изменение полярности напряжений в обмотках силового трансформатора 14, в результате че- Щ
ro на коллекторе транзистора 4 появляется положительное напряжение и силовой транзистор 2 отпирается, начинает течь через него коллекторный ток, который сохраняет полярность напряжения в обмотках силового трансформатора.
В течение времени t.-t,, которое меньше времени выключейия транзистора, находящегося в активной области, имеет место одновременное протекание токов через транзисторы l н 2, Появление коллекторного тока через транзистор 2 вызывает резкое уменьшение коллекторного тока через транзистор
1, так как он уже находится в активной области. В момент t., коллекторный ток транзистора 1 равен нулю, а коллекторный ток через транзистор 2 равен току, соответствующему нагрузке.
В момент времени t меняется полярность напряжения в обмотках трансфОрматора 6 внешнего возбуждения, транзистор 4 заперт, а транзистор 3 отперт, однако через силовой транзистор 2 продолжает течь коллекторный ток, вследствие чего полярность напряжения в обмотках силового трансформатора не меняется и транзистор 1 продолжает оставаться запертым. В момент t транзистор 2 входит в активную область, транзистор 1 отпирается и далее процесс повторяется.
Пусковой узел (фиг. 3) может, например, содержать последовательно соединенную цепь — конденсатор 17 и диод 18, зашунтированяый высокоомным резистором 19, Величина конденсатора и резистора может быть выбрана из условий, при которых время заряда его составляет 0,1-0,15 периода коммутации транзисторов, а время разряда должно составлять единицы секунд, чтобы беэ ощутимых неудобств для оператора осуществить повторный пуск и одновременно обеспечить условия, прн которых влияние пускового узла на режим нормальной работы инвертора приближается к нулю.
Таким образом, использование пупускового узла в сочетании с вспомогательными транзисторами позволяет обеспечить естественный режим переключения силовых транзисторов в инверторе. В результате время протекания сквозных токов приближается к нулю, что повышает КПД и надежность инвертора, прн этом мощность трансФорматора внешнего возбуждения существенно уменьшается, что уменьшает габаритно-массовые показатели инвертора. Такой режим работы силовых транзисторов, кроме того, представляет возможность осуществления стабилизации выходного напряжения с помощью раэнополярных несимметричных прямоугольных импульсов уггравления.
1101999
1101999 Риз. 2
ВНИИПИ Заказ .477.9/41 Тираж бб7 Подписное филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул.Проектная, 4
