Инвертор

 

Сотов Советских

Соцналистйчвсних

Рес убннн

О П И С А Н И Е о» вто тх

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

И АВТОввО4ОМУ СВЙДВТИЙЬЮВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26.04.76 (21) 2351390/07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43} Оцублнковано25.0 8.77.Бтоллетень Мв 31 (53) М. Кл.

Н 02 М 7/537

ГввтдарстввеиА кавптвт

6вмта Веввтрвв ФАР

Ав двлаи хввврвтваА н втврмтхА (SS) уд) 621.314.58 (088.8) (45) Дата опубликования описания 12.10.77

М. П. Завьялов . (72) Автор изобретения (7l) Заявитель (54) ИНВЕРТОР

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при построении вторичных источников пн- тания.

Обычный составной транзисторти тй ключ, применяемый в инверторе, обладает повышенными статическими потерями, для его . насыщения применяют схему с источником смещения, вводимым в управляющую. цепь силового тратюистора. Этим источником может быть источник тока, в другом случаеисточник напряжения.

В схеме усилителя мощности в качестве источника смещения используется токовый тражформатор, первичная обмотка которого включена в пепь нагрузки, а вторичнаяв управлакмцуто цепь силового транзистора последовательно с переходом коллек« тор-амиттер управляквцего транзистора (11.

l. Недостаток схемы состоит в том, что ввиду наличия жесткой связи между токами в обмотках токового трансформатора силовой транзистор постоянно находится. в режиме глубокого насыщения при любых токах нагрузки,а в этом нет необходимости, так как фактический коэффициент усиления транзистора по току зависит от тока нагрузки. В результате увеличиваются статические потери в базовой цепи силового транзистора. Кроме того, в схеме возникают ° сквозные токи. Это связано с тем, что . переключение транзисторов из режима насыщения в режим отсечки происходит с некоторой задержкой, вызванной рассасыва)Е нием неосновных носителей в области базы. Это приводит к увеличению динамических потерь.

В схеме инвертора в качестве источни» ка смещения использованы обмотки выход» тз ного трансформатора напряжения f2), В этой схеме глубина насыщения силового транзистора стабилизирована на определенном уровне путем выбора„необходимой вщтичины напряжения смешения. Однако перезв ключение транзисторов в зону отсечки также происходит нз зоны насыщения, поэтому процесс выключения силового транзистора происходит с некоторой задержкой, оп ределяемой временем рассасывания неосновзз,ных носителей.l

570171

Для устранения сквозных токов необходимо принимать специальные меры, связацныа с введением задержки на включение транзисторов, что спожно и в ряде случаев недопустимо. 6

Бель изобретения - уменьшение динамических потерь путем предварительного вывода транзистора из области насыщения в активную область перед включением.

Это достигается тем, что формирователь !О управляющих импульсов и формирователь напряжения смешения образуют цепь "ведущий - ведомый, причем формирователь напряжения смешения является ведущим и соединен с формирователем управляющих им- l5 пульсов, через эцемент задержки.

В результате такого включения в цепи базы силового транзистора формируется ток ступенчатой формы, который в течение почти всего открытого полупериода обеспечива- 20 ет работу транзистора в режиме насыщения:, Незадолго до момента переключения транзистора (за 10-20 Мкс} сигнал источника смещения изменяет свой знак, в результате чего транзистор выходит в актив,ную область Ф и ток базы резко уменьшается (эа счет уве личения фактического коэффициента усиления по току). Таким образом, избыточные носители в области базы рассасываются на интервале открытого состояния и не оказы- ® веют влияния на процесс выключения транзистора, который проходит беэ задержки, и в схеме не создается условий для протекания сквозных токов.

На фиг. 1 изображена схема инвертора в полумостовом варианте, на фиг. 2 - временш е диаграммы, Инвертор содержит составные транзисторные ключи 1,2 HB силовых и вспомогательных транзисторах, формирователь 3 напряжения смешения (источник смешения) с выходным трансформатором 4, элемент задержки 5 и формирователь 6 управляюших импульсов (источник управляюших сиг:ф налов). B данном случае он выполнен с трансформаторным выходом (трансформатор

7), но в обшем случае может быть постро-, ен по схеме с гальваническими связями.

Второе плечо схемы образовано конденса- щ ,торным делителем напряжения. Токи без .управляюших транзисторов ограничены резисторами, а их управляюшие переходы шунтированы диодами для, обесцечения надежного эацирания .силОвых j транзисторов.

Полярности напряжения, обозначенные на схеме, соответствуют открытому состоянию ключа 1 и закрытому состоянию ключа 2.

Инвертор работает следующим образом. 60

Предположим, что ключ 1 открыт, а ключ 2 закрыт. В течение большой части полупериода напряжение на втооичной обмотке трансформатора 4 (х1В : компенсирует падение напряжения на переходе коллектор — эмиттер управляющего транзистора ключа 1. При этом напряжение на переходе база-коллектор силового транзистора имеет положительную полярность (плюс на базе), что соответствует его работе в режиме насышения. Ток базы (1 ) силового транзистора равен Экю„,где 3 „— ток коллектора, / - коэффициент усйления по тост ку в режиме насыщения. В определенный момент времени происходит изменение поляр-. ности сигнала смещения (М ). При этом изменяется знак напряжения на переходе база-коллектор силового транзистора, что соответствует выходу рабочей точки иэ области насыщения в активную область (минус на базе относительно коллектора).

Это приводит к увеличению коэффициента усиления транзистора и скачкообразному уменьшению базового тока до величийы J //3, где p - коэффициент усиления по току в активной области. Избыточные носители в области базы исчезают, транзистор подготовлен к процессу выключения. Через некоторое время hi определяемое схемой задержки, происходит изменение полярности управляюшего сигнала (Ц ), что приводит к мгновенному переключению транзисторных ключей 1, 2. Выдержка времени а1 должна превышать максимально возможное врем» рассасывания избыточных носителей в силовых транзисторах (примерно 10 NKc).

После изменения полярности сигнала Ц процессы в схеме повторяются: ключ 1 запирается, а ключ 2 отпирается.

Следовательно, при такой схеме уцравления, обеспечивается оптимальная работа составных транзисторных ключей в различных усилителях мошности, выполненных

, по мостовой схеме или по схеме со средней точкой трансформатора.

Формула изобретения

Инвертор, состояший из составных управляемых ключей, образованных основными, и вспомогательными транзисторами, базовые цепи которых соединены с обмотками управления, связанными с формирователек управля"

:юших импульсов, а последовательно с иере ходом эмиттер-коллектор каждого из вспомогательных транзисторов включена соответствуюшая обмотка смешения, причем обмотки смешения связаны с формирователем

570171 фиа„

Составитель Г. Огнев

Техред .Н. Андрейчук . Корректор А. Кравченко

Редактор Т. Загребельная

Заказ 3071/49 Тираж 917 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 напряжения смешения о т л и ч а ю m и йс я тем, что, с целью уменьшениа динамических потерь, указанные формирователи образуют цепь ведущий -ведомый, причем формирователь напряжения смещения является ведущим и саединен с формирователем управляющих импульсов через элемент задержки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Коссов О, А., Усилители мощности на транзисторах в режиме переключателей, и "Энергия, М., 1971, с. 114-115.

2. Сб. Электро йая техника и автома тика, вып. 3,1972, с.141,.