Усилитель мощности для индуктивной нагрузки

 

1. УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ ДЛЯ ИНДУКТИВНОЙ НАГРУЗКИ, содержащий два последовательно соединенных переключающих транзистора, шунтированных возвратньв-1И диодами и подключенных к выводам источника питания, и двухобмоточный дроссель, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и надежности, в него введены два последовательно соединенных дополнительных диода, подключенных в обратной полярности к выводам источника питания, начало первой обмотки дросселя подключено к общей точке соединения транзисторов, концы первой и второй обмоток - к точке соединения дополнительных диодов, а начало второй обмотки - к выходному выводу устройства, (Л 2. Усилитель мощности по п. 1, отличающийся тем, что число витков первой обмотки дросселя меньше числа витков его второй S с обмотки.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

OQ (И) А у Н 02 М 7/537

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ъ г

ГОСЗЯАРСТВЕКНЫЙ КОМИТЕТ CCCP

re PamM ИЗОБ ЕТЕКИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3593765/24-07 (22) 23.05.83 (46) 15.08.84. Бюл. 11 30 (72) А.Г. Кроз и А.В. Дегтярев (71) Воронежский политехнический институт (53) 621.314.58(088.8) (56) 1. Коссов О.А. Усилители мощности на транзисторах в режиме переключений. M., "Энергия", 1971, с. 150.

2. Васильев В.С. Мощные импульсные транзисторные каскады для активно-индуктивной нагрузки. Сб. ЭТВА, вып. 8, 1976, с. 173 †1.

3. Машуков Е.В. и др. Проектирование интегрально-гибридных реверсивных регуляторов электродвигателей постоянного тока. Сб. ЭТВА, вып. 5, 1973, с. 44. (54)(57) 1. УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ ДЛЯ

ИНДУКТИВНОЙ НАГРУЗКИ, содержащий два последовательно соединенных переключающих транзистора, шунтированных возвратными диодами и подключенных к выводам источника питания, и двухобмоточный дроссель, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения КПД и надежности, в него введены два последовательно соединенных дополнительных диода, подключенных в обратной полярности к выводам источника питания, начало первой обмотки дросселя подключено к общей точке соединения транзисторов, концы первой и второй обмоток — к точке соединения дополнительных диодов, а начало второй обмотки — к выходному выводу устройства.

2. Усилитель мощности по п. 1, отличающийся тем, что число витков первой обмотки дросселя меньше числа витков его второй обмотки.

1108587

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано для построения транзисторных инверторов, импульсных регуляторов тока и напряжения.

Известен транзисторный усилитель мощнбсти для индуктивной нагрузки в режиме переключения, в котором путь пля тока, поддерживаемого электро" движущей силой самоиндукции, обеспечивается наличием возвратных диодов Г11

Такие схемы просты, однако при работе на индуктивную нагрузку в них возможно протекание неконтроли- 15 руемого тока через открывающийся транзистор и не восстановивший свои вентильные свойства возвратный диод второго транзистора, что существенно увеличивает коммутационные поте- 2р ри при включении транзистора и соответственно снижает КПД и надежность усилителя мощности.

Известны транзисторные усилители мощности, в которых для ограниче- 25 ния потерь при включении используются дополнительные дроссели, а рассасывание заряда в базе возвратного диода форсируется током конденсатора С21, 30

Однако такие схемы относительно сложны, причем в них для повышения

КПД требуется дополнительно включение устройств возврата энергии, запасенной в дросселе, что еще более

35 усложняет устройство.

Наиболее близким к предлагаемому является мостовой усилитель мощности, каждая"стойка"которого содер- 40 жит два переключающих транзистора, два возвратных диода и двухобмоточный дроссель, причем силовые выводы транзисторов соединены через первую обмотку дросселя и последо- 45 вательную цепь, которая подключена к выводам источника питания. Возвратные диоды включены параллельно силовым выводам каждого переключающего транзистора в обратной полярности, нагрузка подключена к точке соединения силового вывода одного из переключающих транзисторов и вывода первой обмотки дросселя вторая обмотка которого через диод сброса под-55 ключена к выводам источника питания для рекуперации энергии, накопленной в дросселе Г31.

Однако известное устройство характеризуется тем, что амплитуда тока коллектора включающегося транзистора зависит от времени восстановления вентильных свойств возвратного диода, что снижает- КПД и надежность устройства, кроме того, энергия, накопленная в дросселе, рекуперируется в источник с КПД устройства возврата энергии, что снижает КПД усилителя мощности.

Цель изобретения — повышение КПД и надежности усилителя мощности.

Поставленная цель достигается тем, что в усилитель мощности для индуктивной нагрузки, содержащий два последовательно соединенных переключающих транзистора, шунтированных возвратными диодами и под"

/ ключенных к выводам источника питания, и двухобмоточный дроссель, введены два последовательно соединенных дополнительных диода, подключенных в обратной полярности к выводам источника питания, начало первой обмотки дросселя подключено к общей точке соединения транзисторов, концы пеэвой и второй обмоток — к точке соединения дополнительных диодов, а начало второй обмотки — к выходному выводу устройства.

Кроме того, число витков первой обмотки дросселя должно быть меньше числа витков его второй обмотки.

На чертеже изображена электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит два переключающих транзистора 1 и 2, два возвратных диода 3 и ч и двухобмоточный дроссель 5, имеющий первую и вторую обмотки 6 и 7 и источник 8 питания.

В устройство введены дополнитель- ные диоды 9 и 10, которые соединены согласно в последовательную цепь и подключены в обратной полярности к выводам источника питания.

Начало обмотки 6 дросселя 5 подключено к точке соединения силовых выводов транзисторов 1 и 2, концы обмоток б и 7 подключены к точке соединения дополнительных диодов 9 и 10, а начало обмотки 7 является выводом устройства, причем число витков обмотки 6 дросселя 5 меньше числа витков обмотки 7.

Устройство работает следующим образом.

1108587

Составитель И. Войтович

Редактор С. Лисина Техред Т,Маточка Корректор О. Тигор

Заказ 5882/42 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

После запирания ранее открытого транзистора 1 ток нагрузки (и ), поддерживаемый электродвижущей силой самоиндукции нагрузки, протекает через дополнительный диод 10, обмотку 7 дросселя 5, сердечник которого насыщен. При повторном включении переключающего транзистора 1 к началу обмотки 6 прикладывается "плюс", а конец обмотки 6 оказывается под 10 потенциалом "минус" источника 8 постоянного напряжения, так как дополнительный диод 10 не восстановил свои вентильные свойства. По обмотке 6 протекает ток, и сердечник !5 дросселя 5 выходит из насыщения. Ток обмотки 6 в основном поступает через обмотку 7 в нагрузку, а часть его ответвляется и обеспечивает рассасывание заряда неосновных носите- 2О лей в базе дополнительного диода 10.

При этом, в обмотках 6 и 7 дросселя

5 устанавливаются токи, величины которых определяются соотношением чисел витков обмоток 6 и 7. Это лег- 25 ко показать, если принять ток намагничивания дросселя равным нулю, что справедливо при использовании материала сердечника с высокой магнитной проницаемостью. Тогда, щ можно записать (н jð Ú/ í 4 где Лр — ток рассасывания заряда в базе дополнительного диода 10; в, — число витков обмоток 6 и 7 дросселя 5.

После рассасывания заряда в базе ток через дополнительный диод 10 прекращается, и под действием нес- 4О компенсированной м.д.с. обмотки 7 ток равный, примерно 1, протекает через транзистор 1, обмотку 6 и открывшийся диод 9, а магнитное состояние сердечника дросселя 5 смещается к насыщенному.

Таким образом, ток .через переключающий транзистор 1 на рассматриваемом этапе работы устройства превышает 4< на величину Q которая,строго контролируемая, постоянна при неизменном Эн и может быть задана соответствующим соотношением чисел витков обмоток 6 и 7, что по сравнению с прототипом, позволяет увеличить коэффициент использования транзисторов по току, снизить потери и повысить надежность устройства.

Далее при выключении транзистора

1, если сердечник дросселя 5 еще не насыщен, ток протекает в том же направлении через обмотку 7, а ток обмотки 6 — по цепи: дополнительный диод 9, источник 8 постоянного напряжения, открывшийся возвратный диод 4, т.е. энергия рекуперируется в источник, Ток обмотки 6 прекращается после насыщения сердечника дросселя 5, что вызывает запирание диода 4 и дополнительного 9, приводит к отпиранию дополнительного диода 10, что создает путь для тока поддерживаемого ЭДС самоиндукции нагрузки. Устройство возвращается в исходное состояние.

По сравнению с известным устройством в предлагаемом усилителе мощности включающийся транзистор загружается меньшим токой, не зависящим от времени рассасывания возвратных и дополнительных диодов, что позволяет повысить КПД и надежность устройства. Возвратные диоды оказываются открытыми на время возврата сердечника дросселя в насыщенное состояние, т.е. на относительно малую часть периода переключения. Благодаря этому среднее значение тока этих диодов значительно меньше тока нагрузки, что позволяет использовать в качестве возвратных диоды относительно малой мощности.