Стабилизирующий инвертор
Использование: в системах вторичного электропитания и автоматики для преобразования постоянного напряжения в переменное . Сущность изобретения: силовые транзисторы 1.1 и 1.2 переключаются под действием напряжения на обмотках 2.1 и 2,2. согласующего трансформатора. Это напряжение генерируется либо при коммутации цепи обмотки 2.4 возбуждения, либо под действием тока в обмотке 2.3 положительной токовой обратной связи согласующего трансформатора 2. При отпирании регулирующего ключевого элемента замыкается накоротко управляющая обмотка 2.5 согласующего трансформатора 2 и закрываются оба силовых транзистора 1.1 и 1,2. На управляющий вход регулирующего ключевого элемента 4 подается сигнал с выхода) узла 5 сравнения. Питание узла 5 сравнения осуществляется через выпрямитель на диодах 8.1 и 8.2 и фильтр с токоограничительным элементом 9 и конденсатором 7. 4 з.п. ф-лы, 7 ил. т (Л С
Ы3 1757067 А1
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (si)s Н 02 M 7/538
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Г
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1 2 (21) 4859613/07: . действием напряжения на обмотках 2.1 и (22) 16.08.90 . "....: -. " — 2,2. согласующего трансформатора. Это на(46) 23,08.92. Бюл. М 31 - .: пряжение генерируется. либо при коммута(71) Институт электродинамики АН УССР и: . ции цепи обмотки 2.4 возбуждения,: либо Производственное объединение "Полярон": под действием тока в обмотке 2.3 положи(72) А.Ю.Довгалевскйй, Б.M.Bep iHc é, тел ной ToKOBol обратной са 3 согласую
С;И.Закревский, А.И.Пинчук и 10.И.Старо-, ..". щего трансформатора 2. При отпирании думов - - - . - . : -... -: регулирующего ключевого-элемента4 замы(56) Патент США N. 4301498, .:::- —.-: кается накоротко управляющая обмотка 2.5 кл. Н 02 М 3/335, 1981.. — :. согласующего трансформатора 2 и закрыва. Патент США N 4319316, кл. Н 02 М 1/12,: ются оба силовых трайзйстора 1.1 и 1,2. На
1982. ".: -:.:: "::.: управляющий вход/д регулируа цего ключе,(54) СТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ ИНВЕРТОР . ; вого элемента 4 подается сигнал с выхода1 . (57) Использование: в системах вторичного узла5сравнения. Питание узла 5сравнения электропитания и автоматики для преобра- осуществляется через выпрямитель на диозования постоянного напряжения в пере-: дах 8.1 и 8.2 и фильтр с токоограничительменное. Сущность изобретения: силовые ным элементом 9 и конденсатором 7. 4 з.п. транзисторы 1.1 и 1.2 переключаются под ф-лы, 7 ил
1757067
Изобретение относится к электротехни- Кроме того, в согласующий трансформаке, в частности к источникам вторичного тор может быть введена обмотка положиэлектропитания (ИВЭП), и может быть ис- тельной токовой обратной связи, . пользовано в сетевых бестрансформатор- включенная последовательно в цепь нагрузных ИВЭП с выходной мощностью от 5 киинвертора. В качествеуказанноготокоогединиц до сотен ватт, в том числе в преоб- раничивающего узла целесообразно разователяхнапряжениясрезонансной или использовать стабилизатор тока, транзииндуктивной нагрузкой; .: .. сторный фильтр тока или индуктивный элеИзвестен импульсный ИВЗП, содержа- мент. щий полумостовой преобразователь на двух 10 Подключение выпрямителя в обмотке транзисторах, входы которых подключены к согласующего трансформатора позволяет общему токовому трансформатору, управ- заметнаупростить преобразователь и повыляющая обмотка которого подсоединена к сйть его надежность за счет уменьшения выходусхемысравнения, вход которой под- количества связей и их длйн, При этом ключен к нагрузке, Питание схема сравне- 15 благодаря введенйю токоограничивающего ния получает от сети через выпрямитель и узла стало возможным развязать соглас юба ластныи элемент., щий трансформатор от шунтирующего возНедостатки устройства" являются не- действия конденсатора фильтра, . производительные потери в балластном Предлагаемое устройство отличается от элементе, а также его значительные габари-: 20 известного тем, что вход выпрямителя по. ключен к управляющей обмотке узла соглаНаиболее блйзким к предлагаемому по сующего трансформатора, а фильтр сущностиидостигаемомуэффектуявляется выполнен С последовательно вклаченным импульсный ИВЭП, который содержйт полу- токоограничивающим узлом. мостовой преобразователь на двух транзи- 25 На фиг.1 представлена функциональная сторах, к управляющим входам которых схема стабилизирующего инвертора; на подключены соответствующие выходные . фиг.2 и 3 — электрические схемы на базе обмотки согласующего трансформатора, однотактного инвертора с независимым. имеющего также обмотку возбуждения иуп- . возбуждением и двухтактного с самовоз-; равляющую обмотку, шунтировайную регу- 30 буждением;:на фиг.4- дйаграммы, пояснялирующим ключевым :::элементом. ющие его работу; - на фиг.5-7
Управгяющий вход последнего соединен токоогранйчительный узел, варианты. через узел сравнения с выходными вывода- Стабилизирующий. ийвертор содержит
:ми инвертора, а цепь питания узла сравне- по меньшей мере один силовой транзистор
: ния через фильтр подключена к выходу 35 1, к управляющему входу которого через — выпрямителя, вход которого подключен к выходную обмотку согласующего трансфорвыходу специального трансформатора; матора 2 подсоединен узел 3 возбуждения
Таким образом, недостатком является - и регулирующий ключевой элемент 4, вход потребность в дополнительном трансфор- . которого подсоединен к выходу узла 5 срав-. маторе, что усложняет инвертор. -, : . . 40 нения, вход которого подсоединен к нагрузЦелыо изобретения является упроще-: ке 6. Питающее напряжение на узел 5 ние схемы, что удешевляет ИВЭП и повыша- .сравнения поступает от кондейсатора 7, коет его-надежность; .. - . : . -: -:: . :торый через выпрямитель 8 подсоединен к
В стабилизирувщем инверторе, содер- обмотке согласующего трансформатора 2. жащем по меньшей мере один силовой 45 Между вйпрямителем8 и конденсатором 7 . :транзистор, к управляющему входу которо- установлен токоограничивающий узел 9.
- ro подключена соответствующая входная Нагрузка 6 через силовой транзистор 1 подобмотка согласующего трансформатора, соединена к первичному источнику 10; имеющего также обмотку возбуждения и уп- - Инвертор (фиг.1) работает следующйм равляющую обмотку, шунтированную регу- 50 образом. лирующим " ключевым элементом, Узел 3 возбуждения вырабатывает ток, управляющий вход которого соединен че- который подается через согласующий .
:рез узел сравнения с выходными выводами трансформатор 2 на вход силового транзиинвертора, причем цепь питания узла срав- стора 1 и обеспечивает его открывание(бланения через фильтр йодключена к выходу 55 годаря исключению шунтирования . выпрямителя, вход выпрямителя подключен трансформатора 2конденсатором 7 эа счет к управляющей обмотке согласующего развязкиспомощьютокоограничивающего трансформатора, а фильтр выполнен с по- узла 9). В результате на нагрузкубпоступает следовательно включенным токоограничи- напряжение первичного источника 10. Узел вающим узлом. 5сравнения сравниваетусредненное значе5 3757067 6 ние напряжения на нагрузке 6 (или тока активном режиме íà этапе заряда конденнагрузки) с внутренним опорным сигналом сатора 7. и вырабатывает сигнал ошибки, который, Нефиг,3изображенинвертор, реализопоступает на вход регулирующего ключево- ванный в источниках электропитания лазего элемента 4, который регулирует длитель- 5 ров, Тут силовой транзйстОр выполнен на ность открытого состояния силового двух транзисторах 1.1 и 1.2 и работает в транзистора 1 в зависимости от величины двухтактном режиме. Согласующий транссигнала ошибки, осуществляя таким абра-: форматор 2 содержит базовые обмотки 2,1 эом стабилизацию среднего значения на- и 2.2, обмотку 2,3, обратной связи по току, пряжения (тока) нагрузки.. 10 обмотку 2.4 запуска и обмотку 2;5 управления. Зто позволяЕт упростить узел-возбужИнвертор на базе однотактного ин- дения, сведя его к формирователю вертора (фиг.2) работает следующим обра- запускающего импульса, поскольку после зом;,....::. -::: запуска силовой транзистор 1 совместно с
Узел 3 возбуждейия вырабатывает им- 15 токовымтрэнсформатором2образуютавтопульсы тока с тактовой частотой работы ин- генератор, режим работы которого (коэффивертора и коэффициентом заполнения циент заполнения или . частота около 0,5 {фиг.3)!з. Мощность этих импуль- переключения) задается регулирующим сов несколько превышает мощность, необ-:.: кл:очевым элементом 4; . ходимую для раскачки транзистора 1, и 20 Поясним, как можно регулировать коэфобеспечивает также работу узла 5 сравне-::.. фициент заполнения. Пусть на схеме(фиг.3) йия, подключенного через выпрямитель на нагрузка имеет активный характер, а параэлементах 7-9. Импульс тока начинается в метры трансформатора 2 таковы, что в его момент ц и заканчивается в момент tj; На сердечнике за время открйтого состояния интервале т1 — tz на обмотке 2,1 действует 25 л юбого (одного) из транзисторов 2 1 и 2.2 .. положительное напряжение и транзистор 1 накапливается энергия, достаточная для открыт.:: ... :...: ...,::::::.. ":-. . формирования открывающего импульса
B момент t импульс прекращается, на другого трайзистора. Пусть открыт транзиобмотке 2.1 полярность напряженйя меня- .. стор 1.1, Через определенное время (завиется,транзистор1 закрывается и сердечник 30 сящее от сигнала ошибки) откроется трансформатора 2 начинает размагничи--., ° регулирующий элемент 4, напряжение на ваться, Амплитуда выброса напряжения or- " всех обмотках трансформатора 2 станет раничена напряжением лавийного пробоя - равным нулюитранзистор1.1 вскорезакро. перехода база-эмиттер транзистора 1, В мо- ..-ется. мент тз сердечник размагничивается. Через 35: За время открйтого состояния транзинесколько периодов работы заряжается : стора 1,1 в сердечййке трансформатора 2 . конденсатор 7. В момент t4 поступает оче-:. накопилась энергия. Поэтому после закрь редной открывающий импульс тока от узла вания транзистора 1.1 через обмотку 2.5
3 oîçáóæäåíéÿ. " —,.:::,; .; управления регулирующего элемента 4
По сигналу, постуйившему в момент tg 40 проходит ток, величина и найравление коот узла 5 сравнения на управляющий эле- - торого определяются "намагйиченностью . мент 4, последний открывается закорачи- сердечника трансформатора 2. Если активвая обмотку 2.5. При этом напряженйя на ные сопротивления обмотки 2,5 регулирувсех обмотках трансформатора 2 умень-" ющего элемента 4 малы, то этот ток шаются до нуля. Через обмотку 2.1 проис- 45 протекает сколь угодно-долго. Через неко-. ходит ток разряда диффузионной емкостй тооае время (зависимое от ситнала.ошиббаза-эмиттерного перехода транзйстора ", ки) регулирующий элемент закрывается и
1. В индуктивностй рассеяния обмотки 2;1 " на обмотках трансформатора 2 появляется при этом зайасается энергия, которая напряжение, открывающее транзистор обеспечивает отрицательный выброс на 50 1,2. Затем опять открывается регулируюобмотке 2.1 в момент ть, Зтот выброс спо- . щий элемент 4, а после ето закрывания собствует уменьшению потерь при закры- .аналогичным образом открывается транвании транзистора 1. зйстор 1.1. и т.д„т.е,-обеспечивается регуТаким образом, регулируя момент от- - лирование напряжения на нагрузке 9 в крывания регулирующего ключевого эле- 55 режиме автогенерации, мента 4, можно регулировать мощность в Токоограничивающее устройство монагрузке 6. Токоограничивающий узел 9 ис- жет быть выполнено на стабилизаторе тока ключаетшунтированиевходатранзистора1 (фиг.б) или на схемах, совпадающих с схеразряженнымконденсатором 7и этим пред- МоА транзисторных фильтров (фиг.6 и 7). отвращает работу силового транзистОра в Лучшие результаты дает устройство (фиг.6}, 1757067
Возможно также использование дросселя (в Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я том числе дросселя насыщения), однако он 1. Стабилизирующий инвертор, содерхуже поддается микроминиатюризации. жащий по меньшей мере один силовой тран. Отсутствие токоограничивающего уст- зистор, к управляющему входу которого ройства в схеме (фиг.3) полностью исключа- 5 подключена соответствующая выходная обет возможность открывания силовых мотка согласующего трансформатора, имеключей 1.1 и 1,2 из-за того, что трансформа- ющего также обмотку возбуждения и тор 2 нагружен на разряженный конденса- управляющую обмотку, шунтированную ретор фильтра. гулирующим ключевым элементом, управля10 ющий вход которого соединен через узел
Йспольэованйе в качестве токоограни- сравнения с вйходными выводами инверточительного устройства схем (фиг.3 и 5) или ра, причем цепь питания сравнения через дросселя позволяет улучшить форму базо- фильтр подключена к выходу выпрямителя, ваго тока силового транзисторного ключа -:: отличающийся тем, что. с целью
1 (1.1, 1.2) благодаря тому, что в йервый 15 упрощения, вход выпрямителя подключен к момент базовый ток имеет наибольшую управляющей обмотке согласующего трансвеличину, обеспечивая насыщение тран- форматора,афильтрвыполненспоследоваэистора, а затем спадает благодаря пере- тельно включенным токоограничивающим распределению тока между обмотками узлом, питания базы ключа и обмоткой конденса- 20 2, Инвертор по и 1, о т л и ч à ю щ и йтора 7.:::. ;;. :-::::-::- : - :::, . с я тем, что в согласующий трансформатор
Постояннай времени токоограничива- - введена обмотка положительной токовой ющего устройства 9 и конденсатора 6 вы- " обратной связи, включенная последовабирается так, что к концу полупериода тельно в цепь нагрузки инвертора. напряжение на устройстве 9 близко.к ну- 25 3, Инвертор по п,1, о т л ич а ю щ и йлю." При этом конденсатор 7 практически с я тем, что токоограничивающий узел вызаряжается до амплитуды найряжеййя на . " полнен в виде транзисторного стабилизатообмотке 2.5 трансформатора 2. Амплитуда "" ра тока. напряжения наобмоткахопределяется на- . 4. Инвертор по п.1, о тл и ч а ю щ и йпряжбнием р-й-перехода база-эмиттер си- 30 с я тем, что токоограничивающий узел выiloBblx транзисторов 1 1 и 1.2, которые полнен в виде транзистора и введена послеслабо зависят оттока нагрузкй; найряже- довательйая RC- öåïî÷êà, подключенная к
: -ния на нагрузке, входного напряженйя, выходу вйпрямителя, к средней точке котот.е, питание узла сравнения осуществляет-: рой подключена база транзистора. ся достаточно стабильным напряжением, З5 5. Инвертор по п.1, о т л и ч а ю щ и йчто также повышает качество работы ся тем, чтотокоограничивающий узел выИВЭП;. .: ;: ":, ., .: . полнен в виде дросселя.
1757067
1757067
Составитель Г.Бондаренко
Техред М.Моргентал Корректор М.Максимишинец
Редактор И.Шулла
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Заказ 3098 . Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
