Патент ссср 411591

 

;.. ое о; - -. " -..

|, 1

° с-,:- ". =-- ° э яблиоте;*::...,1.-. - -:;

О П И С А Н И Е 4ll59l

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советски)(Сощналистинеских

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹â€”

М. Кл. Н 02m 7/52

Н 02m 1/08

Заявлено 10.VI.1971 (№ 1670631/24-7) с присоединением заявки ¹â€”

Приоритет

Опубликовано 15Л.1974. Бюллетень № 2

Дата опубликования описания 16.1Ъ .1974

Государственный комитет

Соввта Министров СССР

Ао делам изобретений и открытий

УДК 621.314.58(088.8) Авторы изобретения

Б. A. Глебов и В. Ю. Голиков

Московский ордена Ленина энергетический институт

Заявитель

ДВУХТАКТНЫЙ ИНВЕРТОР

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в системах электропитания, автоматикиит,п.

Известны двухтактные инверторы, выполненные по автогенераторной схеме и синхронизируемые короткими импульсами от однотактных генераторов с трансформаторным выходом. Синхронизация осуществляется через

RC-цепочки, причем ток синхронизирующего импульса проходит через конденсатор RC-цепочки все время переходного процесса запирания ключа (транзистора) инвертора. Это приводит к увеличению емкости конденсатора, сужению диапазона частот устойчивой синхронизации и дополнительным потерям мощности.

С целью повышения устойчивости синхронизации между электродами силовой цепи каждого ключа инвертора включена RC-цепочка, резистор которой шунтирован двумя встречно-последовательно вкл1оченными диодами, а общая точка этих диодов через выходную обмотку однотактного генератора синхронизирующих импульсов соединена с управляющим электродом того ключа, к которому подключена данная RC-цепочка.

Во втором варианте преобразователя с целью дополнительного сокращения коммутационных потерь резистор упомянутой RC-цепочки шунтирован еще одной цепочкой, содержащей последовательно диод и резистор; причем величина сопротивления этого резистора выбрана значительно меньшей, чем сопротивление резистора RC-цепочки.

Схема предлагаемого устройства в транзисторном исполнении изображена на чертеже.

В предлагаемой схеме один из электродов силовой цепи транзисторов 1, 2 (например, 10 эмиттер) соединен с заземленной шиной 3, а другой электрод силовой цепи каждого из транзисторов (коллектор) через первичные обмотки 4, 5 трансформатора 6 связан с другой шиной питания 7. Базы транзисторов 1, 2

lS соединены с заземленной шиной через диоды

8, 9. Между базами, кроме того, включены последовательно соединенные обмотка положительной обратной связи 10 и импеданс 11 (выполненный например, в виде параллельно

20 соединенных резистора и конденсатора).

Между коллектором и эмиттером транзистора 1 включена RC-цепочка, содержащая резистор 12 и конденсатор 13. Между коллектором и эмиттером другого транзистора 2

2s включена вторая RC-цепочка, образованная резистором 14 и конденсатором 15.

Резистор 12 шунтирован цепочкой из двух включенных последовательно и встречно диодов 16, 17, а резистор 14 шунтирован анало30 гичной цепочкой, содержащей диоды 18, 19, 411591

Общая точка диодов 16, 17 через резистор

20 и выходную обмотку 21 однотактного генератора управляющих импульсов связана с затем поддерживается действием цепи положительной обратной связи. В результате транзистор 2 открывается и затем поддерживается на грани насыщения, пока на обмотке 23 действует управляющий импульс, Поддержание транзистора 2 на грани насыщения во время действия управляющего импульса обусловлено отпиранием диода 19 и протеканием через него тока обмотки 23. После окончания импульса управления транзистор 2 переходит в режим насыщения.

После перехода схемы в новое состояние (транзистор 1 закрыт, а транзистор 2 открыт) происходит разряд конденсатора 15 через резистор 14 и открывшийся транзистор 2. Конденсатор 13, который частично успел зарядиться током обмотки 21, продолжает заряжаться через резистор 12, При надлежащем выборе параметров элементов схемы конденсатор 15 оказывается разряженным к моменту поступления очередного импульса управления, и процессы в схеме повторяются, но с той разницей, что действие управляющего импульса вызывает теперь запирание транзистора 2.

Таким образом, отпирание транзистора, ранее находившегося в закрытом состоянии, не может начаться раньше того момента, когда другой транзистор, ранее бывший в состоянии насыщения, не выйдет из этого состояния.

Поэтому одновременная работа двух транзисторов в открытом состоянии в предлагаемом преобразователе напряжения происходит в течение короткого периода формирования фронтов выходного напряжения. Этим обусловлены малые коммутационные потери. Длительность управляющего импульса должна быть больше, чем время рассасывания заряда в базах транзисторов преобразователя, которое составляет незначительную часть периода работы.

Для обеспечения избирательности действия цепи управления, чтобы импульс управления воздействовал только на транзистор, который в данный момент открыт, и не воздействовал на запертый прибор, достаточно, чтобы конденсатор RC-цепочки, включенной между коллектором и эмиттером запертого транзистора, был бы заряжен до напряжения, превышающего амплитуду сигнала на обмотках 21, 23.

Между тем конденсатор, подключенный к коллекторной цепи транзистора, в данный IIoлупериод запертого, к моменту окончания этого полупериода оказывается заряженным до напряжения, близкого к удвоенному напряжению питания. Поскольку в следующий полупериод работы схемы энергия, накопленная в конденсаторе, рассеется в резисторе

RC-цепочки, то избыток напряжения на конденсаторе для обеспечения избирательности цепи управления означает нежелательные потери. Этот недостаток может быть устранен тем, что резисторы RC-цепочек, включенных между коллекторами и эмиттерами транзисторов 1, 2, шунтированы дополнительно цепочбазой первого транзистора 1, а общая точка тание коллекторного тока второго транзистора диодов 18, 19 связана с базой второго транзистора 2 через резистор 22 и другую выходную обмотку 23 упомянутого генератора управляющих импульсов. Нагрузка преобразователя напряжения может быть включена между коллекторами транзисторов 1, 2 или 10 последовательно со вторичной обмоткой трансформм атор а 6.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

В присутствии управляющих импульсов от 15 однотактного генератора предлагаемое устройство работает как обычный автогенератор с собственной частотой переключения силовых транзисторов 1, 2, Если частота следования импульсов управления выше собственной 20 частоты автогенератора, то переключение силовых транзисторов будет происходить каждый раз при поступлении управляющего импульса.

Пусть перед поступлением управляющего 25 импульса транзистор 1 открыт, а транзистор

2 заперт. Тогда на коллекторе первого транзистора 1 потенциал близок к нулю и конденсатор 13 разряжен, а на коллекторе второго транзистора 2 потенциал близок к удвоенно- ЗС му напряжению питания и конденсатор 14 заряженн.

При поступлении управляющего импульса действие напряжения на обмотке 21 приводит к протеканию тока через диод 16 и резистор 35

20. Этот ток поступает в базовую цепь транзистора 1, причем его направление противоположно отпирающему базовому току, задаваемому в базу цепью положительной обратной связи. При надлежащем выборе парамет- 40 ров элементов схемы ток через диод 16, резистор 20 и обмотку 21 больше тока, задаваемого цепью положительной обратной связи, и поэтому в базе транзистора 1 начнется рассасывание заряда, а через некоторое время 45 он выйдет из режима насыщения. Продолжающееся воздействие управляющего импульса вызывает запирание транзистора 1, и потенциал коллектора начинает возрастать (по модулю), что приводит к запиранию диода 16. 50

Однако поступление запирающего тока, необходимое для поддержания процесса запирания транзистора, не прекращается. Указанный ток теперь замыкается через диод 17 и конденсатор 13, ранее разряженный. 55

На анодах диодов 18, 19 действует значительный по величине отрицательный потенциал и поэтому эти диоды заперты. 3а счет энергии, накопленной в трансформаторе, при запирании первого транзистора, когда его кол- 60 лекторный ток начинает уменьшаться, в базовую цепь второго транзистора 2 поступает отпирающий ток, который вызывает начальное отпирание прибора. Начавшееся возрас411591

Составитель В. Моин

Редактор Л. Цветкова

Техред Т. Ускова

Корректор Л Орлова

Заказ 1775/7 Изд, № 1182 Тираж 768 Подписное

UHHHIIH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб, д, 4/5

Типография, пр, Сапунова, 2 ками, каждая из которых состоит из последовательно соединенных диода и резистора: параллельно резистору 12 включена цепочка из диода 24 и резистора 25, а параллельно резистору 14 включена цепочка из резистора

26 и диода 27 (см. пунктир).

При этом разряд и заряд конденсаторов происходит через различные цепи и с различающейся скоростью. Разряд конденсатора

13, например, происходит преимущественно через последовательно соединенные диод 24 и резистор 25, поскольку резистор 12 выбран значительно более высокоомным, чем резистор 25, К началу следующего полупериода работы схемы конденсатор 13 оказывается заряженным током обмотки 21 генератора управляющих импульсов, причем напряжение, до которого успел зарядиться конденсатор за время действия управляющего импульса, равно амплитуде этого импульса на обмотке 21.

После окончания импульса управления напряжение на конденсаторе 13 не уменьшается по абсолютной величине или незначительно нарастает, что обусловлено протеканием тока по высокоомному резистору 12. Ток по этому резистору компенсирует токи утечки, разряжающие конденсатор, или незначительно превышает токи утечки. Таким образом, конденсаторы 13, 15 заряжаются до напряжений, незначительно превышающих амплитуду управляющих импульсов на вторичных обмотках 21, 23 генератора управляющих импульсов. Это уменьшает нежелательные потери энергии.

Предмет изобретения

1. Двухтактный инвертор, выполненный на двух управляемых ключах по автогенераторной схеме и синхронизируемый короткими им10 пульсами от однотактного генератора с трансформаторным выходом с помощью RC-цепочек, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости синхронизации, указанные RC-цепочки включены каждая между

15 электродами силовой цепи каждого из ключей, резистор этих цепочек шунтирован двумя встречно-последовательно включенными диодами, а общая точка этих диодов через выходную обмотку указанного однотактного re20 нератора соединена с управляющим электродом того ключа, к которому подключена данная RC-цепочка, 2. Двухтактный инвертор по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения

25 к. п. д., резисторы RC-цепочек дополнительно шунтированы последовательно соединенными резистором и диодом, причем величина сопротивления этого резистора выбрана значительно меньшей, чем сопротивление резистора

8p RC-цепочки.