Инвертор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ к авто скому свидетильствь и 741398

Союз Советских

СоЦиалистических

Республик

{61) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 02.02.78 (2I ) 2575316/24-07 (51)M. Кл.

Н 02 М 7/537 с присоединением заявки Ж—

Гвсудврстввннь1й квинтет (23) Прнорнтет—

Ilo JIell3H изобретений и аткрытий

Опубликовано 15 06 80. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 18 Q6 8Q (53) УЙ К 621.314.

58(088.8) 3. Д. Гулый, В. Г. Морозов, В. А. Попов и С. А. Керцман.(72) Авторы изобретения

Киевский. ордена Ленина политехнический институт имени 50 летия Великой. Октябрьской социалистической революции (7! ) Заявитель (54) ИНВЕРТОР

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в частности в стабилизированных преобразователях напряжения с широтноимпульсньтм регулированием.

Известен инвертор напряжения, в

5 котором для устранении режима "сквозных токов, обусловленного эффектом рассасывания избыточного заряда в базах закрываемых транзисторов, используются о насыщенные транзисторные ключи с нелинейной отрицательной обратной связью по току, причем в ненасыщенный режим ключи переводятся перед переключением транзисторов силовой части инвертора 11.15

Однако данный инвертор не может быть использован при широтно-импульсном регулировании с изменяющейся паузой на нуле. Кроме этого массо-габаритные показатели дополнительного трансформатора и дросселя достаточно велики.

Известен также инвертор, который содержит блок управления с трансформаторным выходом соединенный с управляющим входом каждого транзистора двухтактного усилителя мощности через послед вательно соединенные базовые резистор и диод, шунтированные обратно включенным диодом, причем коллектор транзис тора связан с точкой соединения базовых резистора и диода через вспомогательный диод. Вспомогательный диод поддерживает транзисторы инвертора в ненасыщенном режиме f2).

Недостатком известной схемы являет ся увеличенное падение напряжения между коллектором и эмиттером открытого транзистора по сравнению с падением напря жения между указанными электродами в режиме насыщения, что связано с работой транзистора в активной области.

Вследствие этого, статические потери мошности ot открытом т анзисторе возрастают и снижается КГ.Л инвертора.

Е1ель изобретения — повышение КПД инвертора.

Bта цель достигается тем, то инвер» тор, содержащий блок управления с тран1О

20 сформаторным выходом соединенным с управляющим входом каждого транзистора двухтактного усилителя мощности через последовательно соединенные базовые резистор и диод, шунтированные обратным диодом, причем коллектор транзистора связан с точкой соединения базовых резистора и диода через вспомогательный.диод, а каждая пара соответствующих транзисторов двухтактного усилителя мощности снабжена дополнительным двухобмоточным насыщающимся трансформатором, каждая из этих обмоток включена последовательно со вспомогательным диодом, причем к опноименным электродам вспомогательных диодов этой пары подключены разноименные концы этих обмоток, На фиг. 1 приведена .принципиальная схема инвертора; на фиг. 2 (а,б,в,г, д, е,ж) - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Инвертор состоит из ключевых транзисторов 1-4, выходного трансформатора

5, включенного в диагональ моста, образованного укаэанными транзисторами, ко вторичной обмотке которого подключено сопротивление нагрузки .6, Импульсы управления транзисторами снимаются со вторичных обмоток согласующих трансформаторов 7-8, входящих в оконечный каскад блока управления и через последовательно соединенные ограничивающие резисторы 9 12 и базовые диоды 13-16 подаются в базовые цепи транзисторов инвертора. К коллектору каждого транзистора подключен диод

17-20, который совместно с базовым диодом и одной из обмоток насыщающегося трансформатора 21-22 образуют цепь нелинейной обратной связи по току.

Насыщающийся трансформатор 21-22 выполнен на сердечнике с прямоугольной петлей гистерезиса и имеет две одинаковые обмотки W 1,W2, которые разноименными концами включены между одноименными выводами базовых диодов и диодов обратной связи. Таким образом цепочка, состоящая из последовательно соединенных базового диода, диода обрат ной связи и обмотки насыщающегося тран сформатора шунтирует коллекторно-базовый переход транзистора.

Импульсы управления, поступающие на транзисторы 1-2 и 3-4, входящие в разные стойки, находятся в противофазе.

Формы импульсов базового тока транзисторов 1-2 и 3--4 приведены на фиг.

2а, б, в, г, Между импульсами управления, поступающими со вторичных обмоток

I трансформаторов 7 и 8 имеется некоторый фазовый сдвиг Ч (фиг. 2). Благодаря такому закону переключения транзисторов выходное напряжение инвертора имеет паузу на нуле (фиг, 2, ж). Изменяя с помощью системы управления величину фазового сдвига управляющих импульсов можно осуществлять широтно-импульсное регулирование выходного напряжения. Для уменьшения времени выключения транзистора ограничивающий резистор и базовый диод зашунтированы обратно включенным запирающим диодом 23.- 26, который отпирается при появлении на вторичной обмотке согласующего трансформатора напряженич с полярностью, противоположной полярности напряжения, отпирающего транзистор.

Так как процессы, происходящие при переключении транзисторов 1-2 и 3-4 идентичны, для объяснения работы схемы рассмотрим процесс переключения транзисторов 1 и 2. Предположим, что в момент времени t z (фиг. 2) .сердечник насыщающегося трансформатора 21 эа счет процессов, происходящих в предыдущем полупериоде находится в состоянии отрицательного насыщения (-B ), где

В -индукция насыщения материала сердечника. В момент1о на вторичной обмотке согласующего трансформатора 7 появляется управляющее напряжение с полярностью, которая для транзистора 1 является отпирающей. Транзистор 1 начинает отпираться и по истечении времени, которое определяется частотными свойствами транзистора переходит в состояние насыщения. С момента (начиначется перемагничивание сердечника насыщающегося трансформатора из состояния (-В ) в состояние (+В ) . На интервале перемагничивания индуктивное сопротивление обмотки И 1 для всех гармоник входного тока транзистора .) велико и в цепи диода 17 протекает ток намагничивания сердечника, имеющий весьма малую величину. При этом цепь нелинейной отри,ательной обратной связи по току оказывается разомкнутой,.ток базы транзистора 1 равен входному току р,х (фиг. 2,а) и транзистор поддерживается в режиме насыщения. При этом напряжение между эмиттером и коллектором транзистора 1 равно 0 „д (фиг. 2,д) .

Транзистор 2 в интервале1 — 1„заперт отрицательным напряжением обмотки управления трансформатора 7 и напряжение на

741398

его коллекторе примерно равно напряжению источника питания Е „(фиг. 2,е) .

Параметры насыщающегося трансформатора 21 (22) выбраны так, что время его перемагничивания из состояния (-B), в состояние (+В ) нескопько меньше в

Ь длительности отпирающего импульса тока (фиг. 2а). Поэтому в момент времени t л сердечник трансформатора насыщается, индуктивное сопротивление обмотки 10

W1 резко уменьшается, отпирается диод

17 и начинает действовать цепь нелинейной отрицательной обратной связи по току. В результате ее действия ток базы транзистора уменьшается до величины 15

З (фиг. 2,а), а рабочая точка транзисл тора сказывается в активной области на границе насыщения. Напряжение между эмиттером и коллектором при этом воз,растаег до величины О.э,, (фиг. 2, д).

В интервале времени 1„- t благодаря действию отрицательной обратной связи по току величина тока базы транзистора автоматически поддерживается такой, что транзистор находится на границе ак- 25 тивной области и области насыщения. При этом разность входного 3 „ и базового токов протекает в цепи диода 1 7

Я

3а - ЭЬ 35, В таком режиме схема находится до ЗО момента времени t, пока не произойдет смена полярности управляющих напряжений на вторичных обмотках трансформа. тора 7. Так как врезультате действия обратной связи транзистор 1 к моменту з5

t. находится в активном режиме, то при появлении запирающего напряжения уменьшение его коллекторного тока начинается одновременно с увеличением тока коллектора транзистора 2, на базе которо- 40 го действует отпирающее напряжение.

Следовательно, в интервале коммутации транзисторы 1 и 2 находятся в .активном режиме (фиг. 2, д, е), в результате чего

"сквозной ток в стойке инвертора устра- 45 няется. После запирания транзистора 1 сердечник насыщающегося трансформатора перемагничивается из состояния (+В ) в состояние (-В ) под действием напряжения, действующего на обмотке И 2. В 50

6 дальнейшем процессы в схеме повторяются.

Как следует из описания работы схемы, наличие насыщающегося трансформа тора в цепи нелинейной отрицательной обратной связи по току приводит к тому, что в течение большей части интервала открытого состояния транзистора он поддерживается в режиме глубокого насыще ния и только перед поступлением запирающего импульса (интервал t — t) с л помощью цепи обратной связи переводится в активный режим. Поэтому потери мощности на открытом транзисторе в инверторе значительно меньше, чем в схеме известного устройства, вследствие чего повышается КПД инвертора и его надежность, Формула изобретения

Инвертор, содержащий блок управления с трансформаторным выходом, соединенный с управляющим входом каждого транзистора двухтактного усилителя мощности через последовательно соединенные базовые резистор и диод, шунтированные обратно включенным диодом, причем коллектор транзистора связан с точкой соединения базовых резистора и диода через вспомогательный диод, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения

КПД, каждая пара соответствующих тран зисторов двухтактного усилителя мощности снабжена дополнительным двухобмоточным насыщающимся трансформатором, а каждая из этих обмоток включена последовательно со вспомогательным диодом, причем к одноименным электродам вспомогательных диодов этой пары подключены разноименные концы этих о бмоток.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2442476/07, кл. Н 02 М 7/.537, 1977.

2. Сб. "Устройства вторичных источников электропитания". М., "Знание"

МДНТП, 1976, с. 76, рис. 2.

741308

Составитель Г. Огнев

Редактор C. Патрушева Техреду.Кастелевич корректор H. Григорук

Заказ 3333/9 Тираж 783 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4