Транзисторный инвертор с широтноимпульсной модуляцией выходного напряжения

 

ОПИСАНИЕ >775847

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 10.10.78 (21) 2673847/24-07 (51)М. Кл.

Н 02 М 7/537

Н 02 P 13/18 с присоединением заявки Йо(23) Г1риормтет—

Государственный комнтет СССР но делам нзобретеннй н открытнй

Опубликовано 30.10.80. Бюллетекь 14о 40 (53) УДК 621. 314.. 58 (088. 8) Дата опубликования описания 30.10.80

Б а (72) Авторы изобретения

В.В.Авдеев, A.Ï.Ïàêèäoâ и В.Ф.Худяков мйД Д) @ЩИ.,,-„

Ленинградский институт авиационного приборостроения (71) Заявитель (54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР С ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ

МОДУЛЯЦИЕИ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ!

Изобретение относится к области преобразовательной техники, а именно к преобразователям, выполненным на полупроводниковых приборах с управляющим электродом, и может быть исполь-5 зовано во вторичных источниках питания радиоаппаратуры, а также в управ ляемых электроприводах и автоматике.

Известен вторичный источник питания, выполненный на двух транзистор-10 ных инверторах, уйравляемых путем измерения постоянной времени переэаряда конденсатора, включенного через управ. ляющий резистор в цепь синхронизации ведомого инвертора. Недостатком 1$ данного устройства при достаточно широком диапазоне модуляции является низкий КПД на повышенных частотах из-sa дополнительных потерь мощности от сквозных токов (1). 20

Наиболее близким к изобретению по своей технической сущности является транзисторный инвертор с широтноимпульсиой модуляцией (2). Данный иивертор содержит источник прямо- 2з угольного напряжения и ведомый двухтактный автогенератор, выполненный с выходными трансформаторами,нагруэочные обмотки которых соединены пос ледователъно с нагрузкой. Синхрони- 30 эирующие.обмотки автогенератора расположены на сердечнике трансформатора генератора прямоугольного напряжения и подключены к управляющим переходам транзисторов автогенератора через обмотки положительной обратной связи его трансформатора и резистор смещения,. а управляющий резистор подключен между общей точкой синхронизирующих обмоток и одним иэ входных зажимов. Широтно-импульсная модуляция выхсдного напряжения инвертора осуществляется регулирова нием фазы выходного автогенератора при изменении смещения, подаваемого через управляющий резистор. Фазовый сдвиг напряжения автогенератора определяется регулируемым временем ,задержки, которое нербходимо для рассасывания избыточного заряда в базе открытого транзистора и выхода

его иэ режима насыщения. Изменение полярности напряжения на выходе генератора сопровождается уменьшением напряжения,прикладываемого к базе открытого транзистора, до величины напряжения. Наличие смещения позволяет затянуть процесс рассеивания накопленного Избыточного заряда в базе открытого транзистора на вре775847 мя равное задержке переключения транзисторов автогенератора. Изменение величины напряжения смещения эа счет изменения сопротивления управляющего резистора приводит к изменению условий накопления и рассасывания зарядов в базе и изменению времени задержки переключения транзисторов автогенератора. Недостатком данного устройства является малый диапазон модуляции;выходного напряжения на повышенных частотах. Этот недостатОк обусловлен тем, что при увеличенни задержки уменьшается длительность насыщающего транзистор импульса. Экспоненциальный характер нарастания заряда в базе при уменьшении длительности насыщающего импульса приводит к уменьшению степени насыщения транзистора и ограничивает увелнчение задержки. Кроме того, наличне зависимости накопленного заря- щ да задержки приводит к снижению чувствительности инвертора в области больших задержек и ухудшает линейность его регулировочной характеристики.

Целью изобретения является расшнрение диапазона модуляции выходного напряжения инвертора на повышенных частотах и улучшение линейности его регулировочной характеристики эа счет усключения влияния времени на процесс накопления заряда в базе транзисторов автогенератора.

Для этого в транзисторный .инвер35 тор с широтно-импульсной модуляцией, состоящий из генератора прямоугольного напряжения выполненного с выходным трансформатором, содержащим нагрузочную и синхронизирующие об- 40 мотки, и ведомого двухтактного автогенератора, выполненного на переключающих транзисторах с выходным трансформатором, содержащим нагруэочную обмотку и обмотки положительной обратной связи, а также с управляющим резистором, один вывод которОго связан с синхронизирующими обмотками, причем нагрузочные обмотки трансформаторов соединены последовательно в отличие от прототипа последовательно с переключающими транзисторами введены дополнительные задерживающие транзисторы, включенные по схеме с одним общим управляющим электродом, к которому подключен вто- 55 рой вывод управляющего резистора, при этом синхронизирующие обмотки подключены к управляющим переходам задерживающих транзисторов через введенные диоды, а обмотки положительной ц обратной связи подключены непосредственно к управляющим переходам переключающих транзисторов.

Принципиальная схема изобретения представлена на фиг. 1. 65

Инвертор содержит источник прямоугольного напряжения 1 и ведомый двухтактный автогенератор 2, выполненные с выходными трансформаторами 3,4. Обмотки положительной обратной связи 5,6 расположены на сердечнике трансформатора 4, а синхрониэирующие обмотки 7,8 автогенератора 2 — на сердечнике трансформатора 3 ° Переключающие транзисторы 9, 10 подключены управляющими переходами к обмоткам положительной обратной связи 5,6. Нагруэочные обмотки 11, 12 трансформаторов 3,4 соединены последовательно с нагрузкой 13. Управляющий резистор 14 включен между средней точкой синхронизHpóþùèõ обмоток 7,8 и общим электродом задерживающих транзисторов 15,16, соединенных последовательно с переключающими транзисторами 9,10. Пропускающие диоды 17, 18 включены в базовые цепи задерживающих транэистороь

i5,16 через синхронизнрующие обмотки 7,8 и управляющий резистор 14.

Работа инвертора протекает в соответствии с временными диаграммами на фиг. 2., Генератор 1 вырабатывает переменное напряжение прямоугольной формы

V (фиг.2,а), снимаемое с выходной обмотки 11 трансформатора 3. Это напряжение суммируется с напряжением Ч,1 (фиг. 2,б) на обмотке 12 трансформатора 4 ведомого автогенератора 2 и прикладывается к нагрузке

13 в виде прямоугольных, модулированных по ширине импульсов У,, (фиг. 2,д) . Фазовый сдвиг между выходными напряжениями генератора 1 и ведомого автогенератора 2 регулируется за счет изменения сопротивления управляющего резистора в цепях управляющих переходов задерживающих транзисторов 15,16. Процессы переключения:. транзисторов рассмотрим с момента пуска генератора 1.

Пусть при этом полярность напряжения генератора такова, что транзистор 15 открыт, а транзистор 16 закрыт.

Транзисторы 9,10 закрыты,, так как напряжение на обмотках 5,6 отсутствует. Отпирание транзистора 15 приводит к увеличению тока утечки, протекающего через транзистор 9.

Трансформатор 4 начинает намагничиваться, что сопровождается увеличением напряжения на обмотке 5 и лавинообразным отпиранием транзистора 9. К управляющему переходу транзистора 10 прикладывается запирающее напряжение обмотки 6. Заряд неосновных носителей в базе транзистора 15 Q, (фиг. 2,в) нарастает по экспонейциальному закону до установившегося значения. Изменение полярности напряжения генератора 1 приводит к отпиранию транзистора 16, оДнако коммутации переключающих тран-

775847 зисторов при этом не происходит, так как транзистор 15 продолжает проводить коллекторный ток (фиг. 2,в) до момента рассасйвания накопленного в базе заряда до граничного значения Ц, . Неизменность коллекторного тока йа интервале рассасывания 1р позволяет сохранить полярность йапряжения на обмотках трансформатора 4 и удерживать транзистор 9 открытым, а 10 закрытым. .После выхода транзистора 15 из насы. щения происходит уменьшение коллекторного тока транзисторов 15,9 и изменение магнитного потока в сердечнике трансформатора 4, что сопровождается.изменением полярности напряжения на всех его обмотках.

Транзистор 9 переходит в режим рассасывания накопленного заряда форсируемого напряжением на обмотке 5, транзистор 10 открывается, а транзистор 15 переходит в режим отсечки.

Отпирание транзистора 10 приводит к увеличению коллекторного тока транзисторов 16,10, так как транзистор

16 уже находится в режиме насыщения.

В дальнейшем при изменении полярности напряжения генератора 1 процессы повторяются, обеспечивая по фазе на время |. напряжения автогеP иератора 2 относительно напряжения генератора 1. Пропускающие диоды 17, 18 отсекают отрицательное напряжение обмоток 7,8 от управляющих переходов транзисторов 15,16, что позволяет замедлить процесс рассасывания заряда в их базовых областях и повысить чувствительность схемы, Изменение величины управляющего резистора

14 приводит к изменению базового тока транзисторов 15,16 и соответствует изменению накапливаемого в базах заряда и времени его рассасывания. Расширение диапазона модуляции выходного напряжения инвертора осуществлено за счет разделения функций переключения и задержки между транзисторами ведомого автогенератора. При этом заряд в базах задерживающих транзисторов накапливается не только на интервале проводящего состояния плеча автогенератора 2, а значительно дольше эа счет предварительного насыщения задерживающих транзисторов на интервале непроводящего состояния плеса, Формула изобретения

Транзисторный инвертор с широтндимпульсной модуляцией выходного напряжения, содержащий генератор .прямоугольного напряжения с выходным трансформатором, имеющим нагруэочную. обмотку и синхронизирующую обмотку с отводом от средней точки, ведомый

f5 .двухтактный генератор с двумя основ;ными транзисторами и выходным трансформатором,имеющим первичную обмотку, отвод от средней точки которой со,единен с первым выходным выводом отвод от средней точки которой соединен с первым выходным выводом инвертора, две обмотки положительной обратной связи и нагрузочную обмотку, соединенную последовательно с нагруэочной обмоткой выходного трансформатора, и управляющий резистор, подключенный одним концом к от- ° воду от средней точки синхрониэирующей обмотки, о т л и ч à ю щ и йс я тем, что, с целью расширения

30 диапазона модуляции выходного напряжения,последовательно с каждым укаэаннЫм основным транзистором включен дополнительный транзистор, эмиттер которого соединен со вторым вход35 ным выводом инвертора, а база соединена через введенный разделительный диод с концом укаэанной синхрониэирующей обмотки, другой конец управляющего резистора соединен со

4g вторым входным выводом инвертора, а обмотки положительной обратной связи подключены непосредственно ко входу основных транзисторов.

Источники информации, принятые во внмание при экспертизе

45 1. Патент CtlA 9 3031629, кл.331113, 1962.

2. Авторское свидетельство СССР

9 545054, кл. Н 02 М 7/537, 1974.

775847

Pue.f

Див. t

Составитель В.Моин

Редактор В.Левятов ТехредН.Граб Корректор М. Вн гула

Заказ 7780/68 Тираа 783 Подписное

ВНИИПИ Государственного, комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Укгород, ул. Проектная, 4