Двухтактный транзисторный инвертор
Изобр-етенис относится к электротс.хнике и М. б. использоваш; при HJIOCKTH- ровании вторичных источников питания. Цель -- повышение КПД инвертора. Инвертор содержит силовые транзисторы 1 и 2, подсоединенные через выходной трансформатор 3 к выходным выводам. Датчик 7 магнитного состояния сердечника выходного трансформатора 3 выполнен в виде H,:IOC- кого солено -;да с линейной магнитной характеристикой . Блок 8.управления со.аержит компараторы- 9, I I и триггеры Шми.дта 0, 12. Вследствие отсутствия односторонего намагничивания сердечника выходного трансформатора 3 и иск:1ючения «сквозных токов значительно уменьп1ены потери в инверторе при переключении силовых транзисторов 1, 2. В подаче управляюи их импульсов автоматически формируется небольшая пауза. 2 з. п. ф-лы, 4 ил. (С (Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
„„SU„„1403307
А1! у 4 г! 02 М 7,538
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ЩГГ ., .
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ iä:
Н ABTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 39990!5/24-07 (22) 02.01.86 (46) 15.06.88. Бюл. № 22 (72) С. A. Бухтияров, П. В. Петров, Д. Т. Спатару, С. P. Троицкий и В. Ю. Хворост (53) 621.314.58 (088.8) (56) Электронная техника в автоматике /
Под ред. Ю. И. Конева. Вып. 10, М.: Советское радио, 1978, с. 118 — 122, рис. 1.
Ромац! Э. М. Источники вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры.
Мл Радио, и связь, 1981, с. 147- — 150, рис. 3, 14, а.
Электронная техника в автоматике 7 Под ред. Ю. И. Конева. Вып. 14, М.: Радио и связь, !983, стр. 57 — 59, рис. 1.!
54) ДБУXTAKTj! ЫП ТРА!!ЗИСТОР1!ЫП
ИЦВВРТОР (57> Изобретение относится к электротс.—
H H KE. и м. б. Iic iioç üçîâ!1 но при I!11ocHTèровании втор:-:ч !ых источников питания.
Цель -- повышен!с КПД инвертора. Инвертор содержит силовыс ",ðëllçèci.oðû 1 и 2, по ьсоединенные через выходной трансформатОр 3 к вы одным вь!водам.,1,атчик 7 магнитного состояния сердечника выходного тра 1!сфор хlатора 3 выполи(и 13 BHäc Il, loc кого co,!c !Оида с,зинеиной х!агнитнои xajIH KTcп Hc1 H кой. Ьло) 8 .х Гl ра влепи я со тcрж ит кс:мнараторы 9, 11 и тригl еры Шмидта 10, !2.
Вслс стние oTcvTcтви!! односторонего намагн и ч и В а н и я 1-. е; 1 д е ч ! и и а выходного т р а и с ф 0:. матора 3 и исключения «сквозных» ток1!и значительно уменьн!ены потери в инверторс при псрекз!ктчении cиловых транзисторов 1, 2.
В подаче уира»ляк1ьцих их1пхльсов автоматически формируется небольн!ая пауза. 2 з. Il.
Ф-. lы, 4 ил.!
403307
И 3<>6perciinc 01(locn505(к электротехнике и мОiKСT быть и<. (10 lüç0(3 IIIО 13 источ(!иках
ВТОРИ ЧMОГО Э. (СКТР0111(ТfiiIИЯ СИСТЕМ РHДИОТ(. Х(ики. автоматики н вычислительной техники.
Исль изобретения -- повышение К((Д гр»н !i!clop(lot o инвсртора.
1(3 фи(. IljlH(3(. д<. (IH cx(. 1<1 э,lc KTpn<1(cKH5l двухтактног0 транзистор(и)го инвсртор»;
f let (() и (.. 2 x» p» KTcрис l и ки «BxOд вьlхо (>i
КОМ Н с(PHTOPO(3 И НОРОГОВЬ(Х Э 1(X!Pi(TO(3, Н Р И Ко- 1 Q
TOР1>! Х f1 » И 60ГН>(. f10, I I IO (I PO51 f3,1 Я(ТСЯ (ОСТИ Гсl(. мый положительный эфф кт; и» фиг. 3 ,(и»гр»м Ihl напряжений на элсмс((гах схемы; на <1>иг. 4 — нанряжснис на выходе дат In Ка М 3 Гil И 1 НОГО СОСTOH fl HH С(>Р;(С Ч НИ К» В!>1x0;(ll0l тр»нсформатора.
Инвсртор содержит силовыс транзистс>ры
I n 2 ((1)ИГ. ), ВыходnoH трансфорхl»тор 3, с нсрвичными 06xloтках!и 4 и 5, вкл(0. чс иными lio схсмс сс> срсдней тс>чкой и втоj) it с)
i ОстоЯ н ИЯ с(P, ((. ч ll и К3 131>! х0,, (1101 0 тPсl нс(PО()— м»т»р» 3, вынолненный в виде llëocêîão
i O, <. Ноя;1<1 <., I lf fl(й Ной 131 II Hl(101(Х<1 Ра Кl (. Рис и кой, ((1)n(5(f>(Kcl(ol((c и к сс РдсчникУ выходноп> тр»нгформ»тор» 3 (IO всей с го длинс, и с>лок vnj)HBлсния 8. В 6 IOK(. 3 np»(3ëcIlи5l 8 13XÎ;(Û н»рсl.(.1(хlЬ(10 вк.(К)Ч(ilnhl X кс>мн»ратора 9 и триггера Иlмитта 10, cl Tdêжс кou((;Ip Irop» l I и три(гср» 111митт(1 12, но, (к, (к)ч(н ы к да 1 I и ку 7 м 3 Гн и Г НОГО (Осl 051(I 3 51 CCp,(<. I II i! KH ВЫ Xо. (k(01 0 1 ра ilс(t)оp)(cl (Ор<3 3 и к выходу узла з»иус ка 13, в которыи
3<)
; к<о.(IIT,(вх х»нодныи стабилитрон 14, ано.(i(0 (0()0(0 Со(, < И((С ll i (IO. IOЖ ИТС . 11>nhi XI ВЫ ВОДО М
1 < "l<) (I!3K» 111(T
; nil(. и i 0 входом К(,-цени 16, » )opxf(t,роватсли имll>T(h(013 18 I 19 нол, I»loT ífl
Il prl iK(ни<> l(H1 H (in H 1(>рс 3 к,! !Оч 7 эгlс мен (<т . за <((>pæên 20.. i,(я нор мс<льнОГО ((<, cKH Iiil. (3с< IOp» ко>1н;(р»(оры с) и !1 и трипсры 11Лмитт» 10 и 12 .(олжны бытi> нрсд- 4р варитсльно уст» (овлсны в сос(оянис, обеспечивающее рас>оту одного транзистора llj)H н»дежно закрытом другом транзисторе. ИаitpHiKeiiHc витания положительной и отР И I(»Т(. (Ы!ОИ IОЛ 51PIIОСТИ Н 3 КОМ (13 Р »ТОРЫ
9 и 1! и триггеры Шмитта 10 и 12 нодается непосредственно от источника нитdния (на фиг. нс показаны) .
Инвертор работает следующим образом.
Формирователи импульсOB !8 и 19 открывают силовые транзисторы и 2, подав»я положительный нотенциа.< н» базу нос50 ледних только нри наличии напряжения питания н положительных сигналов на выходе соотвстствук>(цих компар»торов и триггера Шмитт». Если на выхо.(с .сотя ohl 0;I,— ного из элементов, компаратора или тригге- ра Шмитта появляется cH! Hd, I Отрицате
ll PH PH 3(>X1 Kf(>«ТОМ К l ЮЧС <«, «1СЗ<1 ВИСИ МО ОТ сигналов на выхо (с кoxf((»p»Top0(3 9 !t 1! и трипсров Шмитт» 10 и 12, тр»нзисторы l и 2 закрыты выходными сиги»,(»ми с>грицательной полярности форм ирои»пг(лс и и мпульсов 18 и 19, поскольку llcllip>iiK(нис витания 0TO<,"1 стВу T. И а!1ря жс нис> in< 1310pn Iной обмотке отсутствует. (.игнал с д»т IHKH
7 м 3 Гll HT IIOI с ОС 1 ОЯ н и Я С(р;(с I liil KH 13Ы Х0.1ного трансформатора 3 нри э(ох(р»нс н
НУЛК>. B(>(XO, ЦИ>С il»IIPHiKC .HH(KOX111»PciTOPO13
9 н I! (lpH эгоч ноложи1слык>. <1 сос(oHнис гри(гсров 1!1т!И1т» il(0(!pc;(c» 110., 1,. IH . (() TII Ж< (l и Я I! III< ГО эфф< VТ 3 н с>н ряжс>н ия сp»6cl (ы Всl н и я voxlllclpcl I <> j>013 и григlicpñíi Ilми и «i выс>ир»(0 < с я и i < I;tí»(3, I H l3H к) ГOH с, I(,(x !Он(и м1! ((()n (. 2) . >ь!х<),((103.
nI
Хо,(IIO<. n» 11 j>ЯЖ сll lt(КО Х1! i 3 p» I орс! 1 I .10, 1ЖilO 6 !>IТЬ НО, IОЖ и I (. . (Ь НО I I ри i И l !I H, 1(. <., (HT<((t K«f < ()О. I l>nl(< >(lt. Ill Р
CllИЖ(>НИ И ВХОДНОГО На lij)kliKC Ill!>i (in
Р» К Г (Р И 3 \ (O I l ((. <. 5! И 0 1 0 iK H l CX I h I l hl М В Ы Х 0 (Н Ь(>1
1lH ll P51iK(1!iI (М вЂ” I I P И > k3(X(И Ч(. Н И И БХО.(1101 <>
II ci Н PЯЖ(111(Я 13Ы!! IС ОН P(;(
TC.,1ЬН0I O ЗН сlЧС I! И Я I(»II РЯ iK<. (I ИЯ С Р30»ТЫ ВcliIHH (: р<<, такого, побы (.. ГIН /У «<»/
1(срсключснис григгера lllмиfTc! 12 в сосТОЯ(1 ИЕ, ХЗP»KTÅÐÈ1 > К)i!(СССЯ 01 РИI(HТ(., I ÜÍbiÌ ! (ыходным нанряжснием, нроисхо.(и(ири i всГIИ ICIIHH BXO;11!01 Н»ПРЯЖ(НИ Я ВЬНИС (IO,IO.кительного напряжения «рас)агыв»ння (..1, TH K0 ГО, ЧТО
< („1,=,(!»„„„ а и <ос1ояние, характеризу!0(несся нолож(1тсльным выходным напряжением, при
У Мl(ll hlllCI(H H ВХОД(30(0 II » (I PЯЖЕ(! И Я НИ ЖС 01PÈ(13ÒÑËÜÍ0Ã0 Il3НРЯЖ(
/(-1 . I /==U« i<), /(..) < Ч>/(З.ГI>.
1lанряжсние переключения компараторов
li «", и (),11, выбирается и устанавливается н» абсолют(юй величине, таким, чтобы ((<,=/(, «ч,/ <((„=/т э/.
Включение инвертора осх ществляется замыканием ключа 17. Скачок напряжения, возникаю(ций на вхо (е дифференцирую(цей
1(С-цег и 16, вызывает появление на выходе дифференцирующей RC-цепи 1б сигнала, положительное и отрицательное значение амплитуды которого превосходят значение напряжения пробоя для прямой и обратной ветви вольт-амнерной характеристики (вуxанодного стабилитрона !4. В результ»те этого при замыкании ключа 17 i(3 входы
1403307
5 !
О !
20
50
55 триггеров и компараторов подается импульс, форма которого представлена на фиг. 3 а.
Элемент задержки 20 задерживает подачу напряжения питания на формирователи импульсов 18 и 19 на время ti (фиг. 3), тем самым, предотвращая силовые транзисторы 1 и 2 от одновременного открывания, поскольку в соответствии с характеристиками «вход — выход» компараторов
9 и 11 и триггеров 10 и 12 (фиг. 2) в нулевой момент времени возможно состояние, при котором на выходе каждого из компараторов 9 и 11 и триггеров Шмитта 10 и 12 имеется, положительный сигнал. К моменту времени ti такое состояние устраняется под влиянием импульса, возникающего при замыкании ключа 17. Параметры этого импульса таковы, что после его окончания в момент времени в соответствии с характеристиками «вход — выход» компараторы
9 и !1 и триггер Шмитта 12 устанавливаются в состояние, характеризующееся положительными значениями выходного напряжения, а триггер Шмитта 10 устанавливается в состояние, характеризующееся отрицательным значением выходного напряжения (фиг. 3 б — д).
В схеме создаются условия для отпирания транзистора 2 и запирания транзистора 1 (фиг. 3 е, ж). Формирователь импульсов 19 открывает транзистор 2 и черех первичную обмотку 5 начинает протекать ток. С выхода датчика 7 магнитного состояния сердечника выходного трансформатора 3 снимается сигнал положительной полярности, сразу переводящий компаратор 9 в состояние, характеризующееся отрицательным значением выходного напряжения (фиг. 4). По мере роста сигнала с датчика 7 переключается триггер Шмитта 10 в состояние, характеризующееся положительным значением выходного напряжения, однако ранее переключающийся компаратор
9 обуславливает закрытое состояние транзистора 1. По мере протекания тока в первичной обмотке 5 сердечник выходного трансформатора 3 насыщается, сигнал с датчика 7 резко возрастает и при этом достигает напряжение Бф (фиг. 4). Триггер
Шмитта 12 при этом переключается в состояние, характеризующееся отрицательным значением выходного напряжения, и формирователь импульсов 19 закрывает силовой транзистор 2. По мере убывания тока в коллекторной цепи сигнал с датчика уменьшается до нуля. При .достижении последнего, компаратор 9 переключается в состояние, характеризующееся положительным значением выходного напряжения, Таким образом, по окончании работы транзистора 3 в момент времени 4 (фиг. 3) в состоянии, характеризующемся положительным значением выходного напряжения, окажутся компараторы 9 и 11 и триггер Шмитта 10, а в состоянии, характеризующемся отрицательным значением выходного напряжения — триггер Illмитта 12. Такое состояние компараторов 9 и 11 и триггеров Шмитта
10 и 12 обуславливает открывание транзистора 1 при надежно закрытом транзисторе 2, чем полностью исключается режим
«сквозных токов». При открывании транзистора 1 ток протекает через первичную обмотку 4. С выхода датчика 7 при этом снимается cèãíàë отрицательной полярности, сразу переключающий компаратор 1 в состояние, характеризуюгцееся отрицательным значением выходного напряження. Транзистор 2 продолжает оставаться закры гым, поскольку на входе формирователя импульсов 14 действуют два сигнала отрицательной полярности. При дальнейшем росте тока и сигнала с датчика 7 происходит пе1 реключение триггера Illìèòòà 12 в состояние, характеризующееся положительным значением выходного напряжения, но транзистор 2 по-прежнему остается закрытым, поскольку сохраняется отрицательное значение выходного напряжения компаратора 11, По мере дальнейшего протекания тока в первичной обмотке 4 сердечник выходного трансформатора перемагничивается в отрицательном направлении и входит в насыщение, сигнал с датчика 7 резко возрастет, достигая при этом значения напряжения (; (фиг. 4) . Триггер Шмитта 10 при этом переключается в состояние, характеризуюгцееся отрицательным значением выходного напряжения и формирователь импульсов 18 закрывает силовой транзистор l.
По мере убывания тока в первичной обмотке
4 сигнал с датчика 7 уменьшается flo абсолютной величине до пуля. При достижении последнего компаратор 11 переключается в состояние, характеризующееся положительным значением выходного напряжения. Таким образом, при сигнале с датчика 7, равном нулю, в состоянии, характеризующемся отрицательным значением выходного напряжения, оказывается только триггер Шмитта 10.
Этим самым в схеме в момент времени 4 (фиг. 3) создаются условия для открытия транзистора 2 и удержания закрытым транзистора 1 и цикл повторяется снова.
Для того, чтобы при работе схемы сигналы с датчика не оказывали влияния на работу источника питания, в схеме устанавливается такой двуханодный стабилитрон 14, напряжение пробоя обратной и прямой ветвей вольт-амперной характеристики которого значительно превышают сигналы, подаваемые с датчика 7.
Сигналы, подаваемые при этом на базы силовых транзисторов, имеют вид, показанный на фиг. 3 е, ж. При таком способе организации управления силовыми транзисторами имеется пауза t> — tq (фиг. 3 е, ж), которая может быть значительно умень1403307
Формула изобретения
ffoenopomvp o
»омоаоо -л оо х/
mpozzzp Шмитгпа Л7
mpuzzzp Шмитто 12 рена путем увеличения по абсолютной величине значений U »» Таким образом, наряду с отсутствием потерь вследствие одностороннего насыщения сердечника силового трансформатора, отсутствуют потери, присущие режиму «сквозных токов», а небольшая пауза в подаче управляющих импульсов, формируясь авто1матически, повышает надежность работы Инвертора. 1. Двухтактный транзисторный инвертор, содержащий силовые транзисторы, эмиттеры которых присоединены к первому входному выводу, коллекторы подключены к крайним выводам первичной обмотки выходного трансформатора, средний вывод которой присоединен к второму входному выводу, вторичная обмотка подключена к выходным выводам, первый и второй пороговые элементы, входящие в состав блока управления, входы, которых присоединены к обмотке датчика магнитного состояния сердечника выходного трансформатора, и узел запуска, вход которого подключен к второму входному выводу, отличающийся тем, что, с целью повышения КГ1Д инвертора, в блок управления введены первый и второй компараторы и первый и второй формирователи импульсов, выходы которых присоединены к управляющим входам силовых транзисторов, вход первого формирователя импульсов подключен к выходам первого порогового элемента и первого компаратора, а вход второго формирователя импульсов присоединен к выходам второго компаратора и второго порогового элемента, при этом входы первого и второго пороговых элементов, первого и второго компараторов объединены, а входы питания формирователей импульсов присоединены к выходу элемента задержки включения питания, входящего в узел запуска, выход узла установки в исходное состояние которого подключен к входам компараторов и порого20 вых элементов. 2. Инвертор по и. 1, отличающийся тем, что в качестве первого и второго пороговых элементов применен триггер Шмитта. 3. Инвертор по п. 1, отличающийся тем, что узел установки в исходное состояние содержит первую и вторую дифференцирующие КС-цепи, включенные последовательно, вход первой из которых присоединен к второму входному выводу через ключ, а выход второй соединен через двуханодный стабилитрон с входами компараторов и пороговых элементов. Q г /! ! ! 1 ./ Ь 1 4-, gi j и | I .;,,у-! 1 , 1 Я7сЫ! 403307 Составитель В. I æîâ Редг>ктор И. Ссг.>яник 1 ехред И. Вереc Корректор А. 1 яско Заказ 288(1>52 Тираж 665 Подписное ВНИИПИ !ос дарственного коиитста СССI и<> дс,>ии изобретений и открытий I 13035, Москва, Ж -35, Раун скан н»й>., д. 1,5 Производственно-поли> рафииеское предприятие, >.. Ужгород, ул. Про к гная, 4
