Двухтактный транзисторный инвертор

 

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение коэффициента полезного действия и надежности инвертора при работе на емкостную и активно-емкостную нагрузку, а также на малые нагрузки любого типа. Инвертор содержит силовые транзисторы 1 и 2, выходной трансформатор 3 с датчиком 7 магнитного состояния сердечника и блок управления 8, включающий цифровой автомат 14, компараторы 11 и 12 и селектор 13 импульсов по длительности. Цифровой автомат 14 формирует сигналы управления силовыми транзисторами 1 и 2 в зависимости от магнитного состояния сердечника силового трансформатора 3 с автоматически регулируемой задержкой времени, что позволяет исключить режим сквозного тока при любом характере нагрузки. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1474817 A1 (51) 4 Н 02 21 7/537

Г:

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2 1) 4284773/24-07 (22) 14.07.87 (46) 23. 04 ° 89. Бюл. Р 15 (72) В.10.Хворост (53) 621. 314.58(088. 8) (56) Электронная техника в автоматике./Под ред. IO.È.Êîíåâà, вып. 14, изд-во "Радио и связь", 1983, с. 57-59, рис. 1 °

Авторское свидетель ство СССР

11- 1403307, кл. Н 02 M 7/538, 1986. (54) ДВУХТАКТНЫЙ ТРАНЗИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью .изобретения является повышение коэффициента полезного действия и надежности инвертора при работе на емкостную и активно-емкостную нагрузку, а также на малые нагрузки любо го тип а. Инвертор содержит силовые транзисторы 1 и 2, выходной трансформатор 3 с датчиком

7 магнитного состояния сердечника и блок управления 8, включающий цифровой автомат 14, компараторы 11 и 12 и селектор 13 импульсов по длительности. Цифровой автомат 14 формирует сигналы управления силовыми транзисторами 1 и 2 в .зависимости от магнитного состояния сердечника силового трансформатора 3 с автоматически регулируемой задержкой времени, что позволяет исключить режим сквозного тока при любом характере нагрузки. 4 ил.

1474817

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания систем радиотехники, автоматики и вычислительной техники.

Цель изобретения — повышение КПД в надежности работы инвертора при работе на емкостную и активно-емкостную нагрузку, а также при работе на малых нагрузках любого типа.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемо го инвертор а; на фи r. 2а, б хар актеристики вход-выход компараторов; на фиг. 3 — диаграммы напряже- !5 ний, поясняющих работу устройства при работе на нагрузку емкостного типа, на холостом ходу и малых токах при любом типе нагрузки; на фиг. 4 диаграммы напряжений, поясняющих рабо<0 ту инвертора при работе на нагрузку активно-индуктивного типа.

Инвертор содержит силовые транзисторы 1 и 2, (фиг. 1), выходной трансформатор 3 с первичными обмотками

4 и 5, включенными по схеме со сред" ней точкой и вторичной обмоткой 6, датчик 7 магнитного состояния сердечника выходного трансформатора 3, выполненный в виде плоского соленоида с линейной магнитной характеристикой, примыкающий к сердечнику выходного трансформатора 3 по всей его длине и блока 8 управления. В блоке 8 управления обмотка 9 датчика 7 подключена через мостовой выпрямитель 10 к входам компараторов 11 и 12, выход компаратора 11 подключен к выходу се-. лектора 13 импульсов по длительности, вькод которого вместе .с выходом 40 компаратора 12 являются соответственно входами Xl и Х2 цифрового автомата 14, выходы У1 и У2 которого подключены через усилители 15 и 16 мощности к силовым транзисторам 1 и 2. Вы- 45 ход компаратора 12 подкпючен к входу

НЕ 17 и первому входу элемента И 18, а выход селектора 13 импульсов по длительности подключен к входу элемента HE 19 и первому входу элемента И 20,причем выход элемента НЕ 19 подклюнен к первому входу элемента И 21, а выход элемента И 17 к первому входу элемента И 22, второй вход которого соединен с первым входом эле- 55 мента И 23, с первым входом элемента И 24, с вторым входом элемента

И 2! с входом элемента HE 25 и с выходом элемента ИЛИ 26, к.входам которого подключены выходы элементов И 21, 20, 24, причем второй вход элемента И 24 соединен с вторьм входом элемента И 20, с первым входом элемента И 27 и с выходом элемента

HE 28, вход которого подключен к второму входу элемента И 23, к второму входу элемента И 18 и вькоду элемента И 29, к входам которого подключены выходы элементов И 18, 22, 23, причем выход элемента И 23, являясь одновременно выходом У! цифрового автамата 14, через усилитель 15 мощности соединен с б аз ой силово го транзистора 1, а база силового транзистора 2 подсоединена к выходу усилителя 16 мощности, к выходу которого подключен выход элемента.И 27, который, в свою очередь, является выходом У2 цифрового автомата 14, причем второй вход элемента И 27 соединен с вькодом элемента-НЕ 25.

1

Двухтактный транзисторный инвертор работает следующим образом (фиг. 1) .

Напряжения переключения компараторов 11 и 12 выбираются в соответствии с характеристиками, представленными на фиг. 2. Селектор 13 импульсов по длительности пропускает импульсы с длительностью, большей длительности переходного процесса.

Дп я современных силовых транзисторов это время больше 1-2 мкс. Цифровой автомат 14 имеет вход Х1 с селек" тора 13 импульсов по длительности, на вход которого приходят сигналы с компаратора 11 о наличии тока в обмотках 4-6, т.е. если Х1=0, значит токи в обмотках отсутствуют, вход

Х2 с компаратора 12, Х2=1, значит рабочая точка на кривой перемагничивания сердечника выходного трансформатора 3 подошла к зоне насыщения, выход У1 управления транзистором 1, выход У2 управления транзистором 2.

Если сигнал на выходах У1 HJIH У2 равен логической единица "1", соответствующий транзистор 1 или 2 открыг, если логическому "0", соответствующий транзистор закрыт. Работу цифрового автомата 14 можно описать с помощью таблицы состояний. При подаче питания на блок 8 управления, цифровой автомат 14 устанавливается в состояние "1" (см. таблицу), когда на выходе У1 элемента И 23 присутст1474817

30 вует логическая "1", а на выходе У2 элемент а И 2 7 ло гиче ский "0".

Номер

cocTo HHHH Х „Х у, у

1 0 0 1 0

2 1 0 1 0

3 1 1 0 0

4 1 0 0 0

5 0 0 0 0 1О

6 1 0 0 1

7 1 1 0 0

8 1 0 0 0

1 0 0 1 0

Сигнал элемента И 23 усиливается 15 усилителем 15 мощности, транзистор

1 открывается и инвертор начинает работать. При снятии питания с блока

8 управления силовые транзисторы 1 и 2 запираются и инвертор выключа- 20 ется.

Напряжение Е„„с обмотки 9 датчика

7 пропорционально производной полного тока по времени. На выходе выпрямителя 10 при этом формируется напряжение F«»,„ð .

Работу инвертора при различных нагрузках поясняют диаграммы напряжений на фиг, 3 и 4. Пусть в момент времени t включается транзистор 1 (цифровой автомат 14 находится в состоянии "1", см. таблицу) и через обмотку 5 начинает протекать ток.

Сигнал с обмотки 9 датчика 7 выпрямпяется мостовым выпрямителем 10 и 35 в положительной полярности подается на вход компараторов 11 и 12. После начала протекания через первичную обмотку 5 сигнал с обмотки 9 несколько возрастает, что вызывает переключение 40 комп аратор а 1 1 из состояния ло гического "0" в состояние логической "1", По мере протекания тока по обмотке

5, сердечник вькодноro трансформатора 3 насьпцается, сигнал с датчика 45

7 резко возрастает, что вызывает переключение компаратора 12 из состояния логического "0" в состояние логической "1" . Это соответствует моменту времени t на фиг. 3 и 4, Цифровой автомат 14 при этом устанавливается в состояние 3 (см. таблицу), когда Уl и У2 равны логическому

"0", т.е. на базы транзисторов 1 и 2 приходят запирающие сигналы с уси- 55 лителей мощности 15 и 16. Транзистор

1 закрывается. В случае нагрузки емко стно ro или активно-е мко стно го типа, а также при работе на холостом ходу и малых нагрузках любого типа, сигнал с обмотки 9 датчика 7 редко меняет свой знак (фиг. 3), однако в силу конечности времени переходного процесса, указанная смена знака происходит в течение некоторого времени, определяемого типом силового транзистора, В момент t пересечения сигналом с обмотки 9 датчика 7 урбвня нуля компаратор 11 пе реключается из 1" в "0" а затем опять в "1".

Селектор 13 импульсов по длительности не пропускает этот импульс на вход

Х! цифрового автомата 14 и на базы транзисторов 1 и 2 по-прежнему приходят запирающие сигналы. В случае нагрузки активно-индуктивного типа сигнал с обмотки 9 датчика 7 плавно спадает до нуля (см. фиг. 4).Селектор импульсов по длительности как бы не участвует в работе. В момент времени t< (фиг. 3,4), токи через первичные и вторичную обмотки спадают до нуля и сигнал датчика 7 становится равным нулю. Компаратор 11. переключается из состояния логической "1" в состояние логического "0", Сигнал на выходе селектора 13 импульсов по длительности 13, также устанавливается в состо яние логического

"0" и цифро в ой ав то мат 1 4 и е реходит в состояние "5" (см. таблицу), когда

Уl равен нулю, а У2 равен единице.

На базу транзистора 2 через усилитель 16 мощности приходит отпирающий сигнал. Далее повторяются описанные процессы с транзистором 2.

Фор мул а из об р е т е ни я

Двухтактный транзисторный инвертор, содержащий силовые транзисторы, эмиттеры которых присоединены к первому входному выводу, коллекторы подключены к крайним выводам первич-. ной обмотки выходного трансформатора, средний вывод которрй подключен к второму входному выводу, а вторичная обмотка соединена с выходными выводами, датчик магнитного состояния сердечника выходного трансформатора и блок управления, включающий первый и второй компараторы, входы которых связаны с выходом датчика магнитного состояния сердечника выходного трансформатора, и усилители мощности, выходы которых подключены к базам соответствующих силовых транзисто5 14748 ров, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и надежности при работе на емкостную и активно-емкостную нагрузки, а также на малые нагрузки любого типа, в блок управления введены селектор импульсов по длительности, мостовой выпрямитель и цифровой автомат, снабженный двумя входами и двумя вы- 1О ходами, выполненный в виде семи элементов И, четырех элементов НЕ и двух элементов ИЛИ, причем первый вход цифрового автомата соединен с первым выходом первого элемента И, через первый элемент HE подключенным к первому входу четвертого элемента

И, второй вход цифрового автомата соединен с первым входом второго элемента И, через второй элемент HE под- 2п ключенным к первому входу третьего элемента И, выходы второго, третьего и шестого элементов И подключены к входам первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторыми входами 25 третьего и четвертого элементов И, с первыми входами пятого и шестого элементов И и через третий элемент

17 6

HE подключен к первому входу седьмого элемента И, второй вход которого соединен с вторыми входами второго и шестого элементов И и выходом четвертого элемента HF. а выход подключен к первому выходу цифрового автомата, выходы первого, четвертого и пятого элементов И подключены к входам второго, элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторыми входами первого и пятого элементов И и входом четвертого элемента HF. а второй выход цифрового автомата подключен к выходу пятого элемента И, при этом выход датчика магнитного состояния сердечника выходного трансформатора через мостовой выпрямитель подключен к входам первого и второго компараторов, выходы которых соединены соответственно с первьи входом цифрового автомата и входом селектора импульсов по длительности, выход которого подключен к второму входу цифрового автомата, выходы которого соединены с входами соответствующих усилителей мощности.

Иоипаратор 1/

1474817

1474817

Составитель В.Широков

Редактор С,Патрушева Техред Л. Сердюкова ° Корректор М, Васильева

Заказ 1908/55 Тираж 645 Подписно е

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

TI II

Производственно-издательский комбинат Патент, г.ужгород, ул. Гагарина,101