Регулируемый транзисторный инвертор

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

„„720644

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 21.07.78 (21) 2648704/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл

H 02 М 7/537

Гасударственный комитет,(53) УДК 621.314.58 (088.8) Опубликовано 05.03.80. Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 15.03.80 по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. В. Авдеев, А. П. Пакидов и В. Ф. Худяков (71) Заявитель

Ленинградский институт авиационного приборостроения (54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ТРАНЗИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано во вторичных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры, а также в устройствах управляемого электропривода и автоматики. 5

Известен регулируемый транзисторный инвертор, содержащий задающий и ведомый генераторы с фазосдвигающим устройством в цепях синхронизации. Регулирование выходного напряжения прямоуголь-,, ной формы осуществляется за счет воздействия на постоянную времени заряда (разряда) коммутирующих конденсаторов (1) .

Недостаток известного устройства заключается в узком диапазоне модуляции выходного напряжения при малых фазовых сдвигах, и область его применения ограничена пониженными частотами, в наличии значительных по длительности задержек, необходимых для выхода транзисторов из насыщения и отсутствии цепей для формиро- go вания обратных базовых токов, сокращающих эти задержки.

Известен транзисторный инвертор, который может быть использован на высоких частотах, содеожащий задающий и ведомый генераторы с фазосдвигающим устройством, основанный на регулировании времени задержки, необходимой для выхода из насыщения транзисторов ведомого генератора за счет делителя напряжения (2).

Недостаток известного устройства — узкий диапазон модуляции в области малых фазовых сдвигов, который обусловлен отсутствием цепей, формирующих значительные по амплитуде регулируемые обратные базовые токи для рассасывания избыточных носителей в насыщенном транзисторе.

Известен также транзисторный инвертор, который используется на высоких частотах, содержащий задающий и ведомый генераторы с выходными трансформаторами, выходные обмотки которых соединены последовательно, управляющие цепи транзисторов ведомого генератора содержат синхронизирующие обмотки обратной связи, токоограничивающие и регулирующие цепи, причем последние могут быть выполнены в виде трансформатора с резистором. Фазовый сдвиг между выходными напряжениями опре деляется регулируемым временем задержки, 720644

Ф необходимым для выхода транзисторов вс домого генератора из насьпцения и ойределяемого величиной и характером изменения базового тока. Транзистор, для которого полярности напряжений на синхронизирующей обмотке и обмотке обратной связи являются отпирающими, находится в насыщении. При изменении полярности напряжения на синхронизирующей обмотке начинается процесс выключения насыщенного транзистора, а закрытый транзистор остается в области отсечки из-за блокирующего действия обмотки обратной связи. После окончания

" процесса рассасывания первый транзистор вьгходит из насыщения, начинается процесс запирания и одновременно происходит отпи" рание закрытого транзистора. В дальнейшем процессы- повторяются (3) .

Недостаток известного устройства заклю " " чается в узком диапазоне модуляции выходного напряжения в области малых фазовых сдвигов. Этот недостаток объясняется тем, что регулирующие цепи в инверторе являются общими для контура, формирующего прямой базовый ток, и для контура, формирующего базовый ток рассасывания. Для увеличения выходного напряжения необходимо уменьшить фазовый сдвиг (время задержки) — с этой целью требуется умень шить сопротивление регулирующей цепи, что одновременно приводит к увеличению прямого тока. В результате такого воздействия должно произойти уменьшение времени выключения, а возрастание прямого тока (коэффициента насыщения) вызывает обратный эффект. Такое взаимно исключающее воздействие регулирующей цепи сокра щает диапазон модуляции в области малых задержек. Компенсация недостаточного диапазона увеличения выходного напряжения возможна лишь за счет повышения коэффициента трансформации выходных трансформаторов, что снижает КПД устройства из-за увеличения потерь мощности в первичных цепях инвертора и приводит к возрастанию весогабаритов.

Цель изобретения — расширение диапазона регулирования выходного напряжения, а также повышение КПД инвертора и снижение его весогабаритов за счет осуществления модуляции в область малых фазовых сдвигов

Для этого в регулируемом транзисторном инверторе, содержащем генератор прямоугольного напряжения и ведомый. двухтактный генератор на транзисторах с выходными трансформаторами, выходные обмотки которых соединены последовательно, а каждая синхронизирующая обмотка генератора прямоугольного напряжения связана с уп равляющим электродом соответствующего транзистора ведомого генератора через токоограничивающую цепь и обмотку обратной связи, а также регулирующую цепь, подключенную к управляющему переходу указанного транзистора ведомого генератора, а синхронизирующая обмотка подключена nas раллельно управляющему переходу того же транзистора через регулирующую цепь. При этом регулирующая цепь может быть выполнена различными способами: содержать одну из первичных обмоток трансформатора связи, вторичная обмотка которого подклюio чена параллельно регулирующему резистору, или содержать выключающий диод, соединенный последовательно с первичной обмоткой трансформатора связи, а токоогра ничивающая цепь в этом случае содержит пропускающий диод, включенный последовательно с базовым резистором.

На фиг. 1 — 2 изображена принципиальная схема инвертора с различными вариантами регулирующей цепи; на фиг. 3 — временные диаграммы напряжения и токов, где обозначены: а) напряжение на выходной обмотке трансформатора генератора прямоугольного напряжения U . б) напряжение на выходной обмотке трансформатора ведомого генератора U>. в) базовый ток транзистора ведомого генератора 1>, г) напряжение на нагрузке UsИнвертор выполнен по схеме с вольтодоЗо бавкой на переменном токе и с регулируемым за счет фазового сдвига выходным напряжением прямоугольной формы.

Инвертор содержит генератор 1 прямоугольного напряжения и ведомый двухтактный генератор на транзисторах 2 — 3 с выходными трансформаторами 4 — 5, выход- . ные обмотки 6 — 7 которых соединены последовательно и подключены к нагрузке 8. Синхронизирующие обмотки 9 — 10 соединены с управляющими переходами соответствующих транзисторов ведомого генератора через токоограничивающие цепи 11 — 12, в виде, например, резисторов, и обмотки 13 — 14 обратной связи, и одновременно через регул лирующие цепи 15 — 16, выполненные в виде первичных обмоток 17 — 18, трансформатора 19 связи вторичная обмотка 20 которого включена параллельно регулирующему резистору 21. Токоограничивающие цепи (фиг. 2) состоят из базовых резисторов 22—

23 и пропускающих диодов 24 — 25, соединенных последовательно с первичными обмотками 17 — 18 трансформатора 19 связи, выключающие диоды 26 — 27, соединенные также последовательно с первичными обмотками трансформатора связи.

Работа инвертора протекает в соответствии с временными диаграммами (фиг. 3).

Генератор 1, который может быть выполнен

720644

Формула изобретения

pro схеме Ройера, вырабатывает прямоугольное напряжение U (фиг. 3, а)., снимаемое с выходной обмотки 6 трансформатора 4.

Это напряжение суммируется с напряжением U> (фиг. З,б) на обмотке 7 трансформатора 5 ведомого генератора и прикладывается к нагрузке 8 в виде прямоугольных модулированных по ширине импульсов Us c фазовым сдвигом 3, который изменяется воздействием на регулирующие цепи 15 — 16.

Управляющие импульсы поступают с синхронизирующих обмоток 9 — 10 через токоогра10 ничивающие цепи 11 — 12 вместе с напряжением с обмоток 13 — 14 обратной связи на управляющие переходы транзисторов 2 — 3 ведомого генератора. Предположим, что транзистор 2 насыщен и за счет отпираю- 1з щего действия напряжений на обмотке 13 обратной связи и синхронизирующей обмотке 9 базовый ток протекает через токоограничивающую 11 и регулирующую 15 це- пи (фиг. 1). Суммарный базовый ток h (фиг. З,в) имеет активно-индуктивный характер из-за наличия индуктивности в регулирующей цепи. После изменения полярности сигнала на синхронизирующей обмот- ке 9 транзистор 2 остается в насыщении, так как происходит процесс рассасывания, а транзистор 3 — в облаоги отсечки из-за блокирующего действия обмотки 14 обратной связи. Базовый ток транзистора 2 изменяется скачком вследствие уменьшения тока через токоограничивающую цепь 11. В щ то же время производная индуктивной составляющей тока через регулирующую цепь меняет знак на противоположный и 1. начинает спадать. В зависимости от величины сопротивления регулирующего резистора 21

35 базовый ток 1г может сохранить направление (подпитывающий ток) или сразу же изменить его (ток рассасывания). В первом случае он уменьшается постепенно до нуля и затем становится рассасывающим (на фиг. 3 этот случай соответствует фазовому 40 сдвигу О ) . Во втором случае процесс выключения происходит за счет обратного тока, причем длительность процесса уменьшается, что показано на фиг. 3 пунктиром с фазоI вым сдвигом о (О . После выхода тран- . 4 зистора 2 из насыщения и его запирания происходит изменение полярности напряжения на обмотках 13 — 14 обратной связи и включение транзистора 3. При дальнейшем изменении полярности напряжения на синхронизирующей обмотке 9 отпирание транзистора 2 произойти не может до окончания процесса рассасывания в транзисто ре 3. Далее процессы повторяются, причем в соседнем плече они происходят аналогично, но в противофазе. Включение диодов позволяет отсечь индуктивную составляющую прямого базового тока через регулирующие цепи, а также устранить возмож6 ность для протекания паразитных уравнительных токов при разнополярных напряжениях на обмотках обратной связи и синхронизируюших обмотках. Расширение диапазона модуляции выходного напряжения инвертора в области малых задержек осуществлено за счет включения регулирующих цепей только в контуры, формирующие токи рассасывания. При этом осуществляется регулирование амплитуды тока рассасывания в широких пределах. За счет возможного получения значительной амплитуды обратного тока удается сократить время, необходимое для выхода транзистора из насыщения и уменьшить минимальную величину фазового сдвига. Расширение диапазона модуляции позволяет уменьшить коэффициенты трансформации трансформаторов генераторов при сохранении прежнего действуюшего значения, выходного напряжения, снизить потери мощности на элементах первичных цепей инвертора, т.е. увеличить КПД и уменьшить массогабаритные показатели.

Устройство может быть выполнено по лучевой, мостовой и другим известным схемам, однофазным и многофазным.

1. Регулируемый транзисторный инвертор, содержащий генератор прямоугольного напряжения и ведомый двухтактный генератор на транзисторах с выходными трансФорматорами, выходные обмотки которых соединены последовательно, а каждая синхронизирующая обмотка генератора прямоугольного напряжения связана с управляющим электродом соответствующего транзистора ведомого генератора через токоограничивающую цепь и обмотку обратной связи, а также регулирующую цепь, подключенную к управляюшему переходу указанного транзистора ведомого генератора, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулировки выходного напряжения, синхронизирующая обмотка подключена параллельно управляющему переходу того же транзистора ведомого генератора через регулирующую цепь.

2. Инвертор по п. 1, отличающийся тем, что токоограничивающая цепь содержит про-, пускающий диод, включенн .й последовательно с базовым резистором, а регулирующая цепь содержит выключающий диод, соединенный последовательно с первичной обмоткой трансформатора связи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ко 545054, кл. Н 02 М 7/537, 1977, 720644

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2519407/07, кл. Н 02 М 7/537, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2536593/07, кл. Н 02 М 7/537, 1977.

720644

Составитель Г. Огнев

Редактор Я.Челвканов Техред К. Шуфрич Корректор 3. Бутяга

Заказ 10241/46 Тираж 783 Подписное

ЦНИ И ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб„д. 4/5

Филиал П П П «Патейт», r. Ужгород, ул. Проектная, 4