Полумостовой инвертор

 

(ti) 817945

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ .

Союз Советскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 10.01.79 (21) 2711140/24-07 (51) М. Кл. с присоединением заявки № —.

Н 02 М 7/537 (23) Приоритет—

Государствеииый комитет

СССР (53) УДК 621.314..58 (088.8) ло делам иэобретеиий и открытий

Опубликовано 30.03.81. Бюллетень № 12

Дата опубликования описания 05.04,81

А. С. Баскин, В. Г. Рябцев, Н. А. Снигур и, А. И . Ткаченко (72 ), Авторы изобретсния

Научно-исследовательский институт у вычислительных машин и Северодонецкий пр завод (54) ПО,ЛУМОСТОВОЙ ИНВЕРТОР

Изобретение относится к преобразовательной технике и может использоваться в системах вторичного электропитания для преобразования постоянного тока в переменный с помощью транзисторных инверторов, Известны транзисторные инверторы, содержащие силовые транзисторы, выходной трансформатор и блок управления, в которых введена защита от перегрузок по току, состоящая из датчика тока перегрузки в виде трансформатора тока, первичная обмотка которого включена последовательно с пер- о вичной обмоткой выходного трансформатора, узел зашиты в виде усилителя, сравнивающего сигнал с выхода датчика тока и опорный сигнал и воздействующего на блок управления силовыми транзисторами (1).

Недостатком данного инвертора является отсутствие защиты от сквозных токов при одновременном открытой состоянии силовых транзисторов полумоста, происходящем вследствие неисправностей в блоке управ ления или отказа элементов, а также в процессе переключения вследствие инерционности закрывающегося транзистора.

Известны также схемы инверторса,в которых защита от одновременного отпирания силовых транзисторов при переключениях выполнена по сигналу, снимаемому с обмоток выходного трансформатора (2) .

Однако указанные инверторы неэффекгивны при наличии RC-цепочек, шунтирующих обмотки с целью снижения динамических потерь.

Наиболее близким к предлагаемому является полумостовой транзисторный инвертор с индивидуальными токовыми трансформаторами для управления силовыми транзисторами, в котором обмотки управлениятрансформаторов .подключены к дополнительному источнику питания через управляющие транзисторы, базы которых соединены с выходом блока управления. В инвертор введена система защиты, содержащая датчик тока в одном из плеч инвертора, узел защиты и исполнительный элемент в виде блокирующего транзистора, включенного параллельно управляющим транзисторам с помощью разделительных диодов (3).

Недостаток известного инвертора состоит в отсутствии защиты от сквозных токов при одновременном открытом состоянии силовых транзисторов при переключении и при отказах элементов схемы.

817945

Цель изобретения — повышение КПД и надежности путем введения защиты от сквозных токов силовых транзисторов.

Поставленная цель достигается тем, что в полумостовом инверторе, содержащем два силовых транзистора, в управляющую цепь каждого из которых включен трансформатор тока с управляющей обмоткой, подключенной к дополнительному источнику питания через управляющий транзистор и ограничительный резистор, блок управления, соединенный с базами управляющих транзисторов, и узел защиты от перегрузок, вход которого связан с выходом датчика тока перегрузки, а выход соединен с базой блокирующего транзистора, эмиттер которого объединен с эмиттерами управляющих транзисторов, а коллектор через разделительные диоды соединен с коллекторами управляющих транзисторов, датчик тока перегрузки выполнен в виде двух трансформаторов тока, первичная обмотка каждого из которых включена последовательно с силовым транзистором, а вторичная шунтирована балластным резистором и подключена к входу узла защиты через первый диод и к базе соответствующего управляющего транзистора — через второй диод и дополнительный резистор.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема инвертора в варианте включения нагрузки через трансформатор, выпрямитель и фильтр.

Инвертор содержит усилитель 1 мощности с силовыми транзисторами 2 и 3, управляемыми с помощью трансформаторов

4 и 5 тока. Управляющие обмотки 6 и 7 трансформаторов 4 и 5 тока подключены через ограничительные резисторы 8 и 9 и управляющие транзисторы 10 и 11 к дополнительному источнику 12 питания. Базы транзисторов 10 и 11 подключены к выходам А и Б блока 13 управления. В инвертор введен датчик тока перегрузки в виде трансформаторов 14 и 15 тока, первичные обмотки которых включены последовательно с транзисторами 2 и 3 соответственно, а вторичные шунтированы балластными резисторами 16 и 17 и через диоды 18 и 19 подключены ко входу узла 20 защиты. Выход узла защиты соединен с базой блокирующего транзистора 21, подключенного параллельно транзисторам 10 и 11 с помощью диодов 22 и 23. Вторичные обмотки трансформаторов 14 и 15 датчика тока перегрузки подключены к базам транзисторов 10 и 11 через диоды 24 и 25 и резисторы 26 и 27.

База транзистора 21 подключена также к источнику 12. питания через узел 28 блокировки при пуске и при выключении инвертора. На выходе инвертора может быть вклю чен трансформатор 29, выпрямитель 30 и фильтр 31.

Инвертор работает следующим образом.

Выходные сигналы трансформаторов датчика тока 14 и 15 перегрузки через диоднорезисторные цепочки 24, 26 и 25, 27 воздействуют на базы управляющих транзисторов, запрещая включение закрытого транзистора усилителя мощности до окончания процесса рассасывания неосновных носителей в базе за снижение тока коллектора другого транзистора. Например, если открыт транзистор 2, то ток течет через первичную обмотку трансформатора 14 датчика тока перегрузки. Его выходное напряжение через диод 24 и резистор 26 обеспечивает насыщение управляющего транзистора 11 независимо от уровня сигнала на выходе А блока 13 управления. Если с вы ода Б блока 13 на базу управляющего транзистора

10 поступает высокий уровень, то транзистор открывается, ток поступает в управляющую обмотку 6 трансформатора 4 тока, вызывая изменение направления тока в базе и начало рассасывания носителей. После

Во время пуска, когда нарастающее напряжение источника 12 питания еще не достигло установившейся величины, транзистор 21 открыт сигналом узла 28 блокировки.

При этом цепи управляющих обмоток 6 и

5 7 оказываются подключенными к источнику

12 через диоды 22 и 23 и переход коллектор-эмиттер насыщенного транзистора 21, чем предотвращается возможность одновременного включения силовых транзисторов 2 и 3 независимо от состояния управ-! о ляющих транзисторов 10 и 11. При достижении номинального напряжения источника

12 прекращается насыщение транзистора 21 выходным током узла 28, Транзистор 21 запирается и в дальнейшем не оказывает влияния на работу инвертора в установившемся режиме. Аналогично работает устройство при снижении входного напряжения в процессе выключения инвертора.

При перегрузке на выходе преобразователя в первичной обмотке трансформаторов тока 14 и 15 протекает ток перегрузки, обуславливающий появление на резисторах 16 и 17 напряжения, превышающего заданный уровень. Это напряжение через диод 18 или 19 поступает на вход узла 20 защиты,. который срабатывает и открывает транзистор 21, создающий через диоды цепь поступления тока в управляющие обмотки

6. и 7. В результате происходит запирание. открытого силового транзистора. При возникновении сквозного тока в аварийной ситуации (например при пробое одного из зо транзисторов усилителя мощности или отказах в схеме управления) ток проходит через первичные обмотки обоих трансформаторов 14 и 15 датчика тока перегрузки выходные сигналы которых через диоды 18

35 и 19 поступают на вход быстродействующего узла 20 защиты, и в дальнейшем происходит блокировка переключения силовых транзисторов.

8 1.794

Формула изобретения

5 установления на выходе А блока 13 низкого уровня транзистор 11 продолжает оставаться открытым до окончания процесса рассасывания и спада коллекторного тока транзистора 2. При этом напряжение на выходе трансформатора тока 14 снижается, перестает течь ток через цепочку 24 и 26, транзистор 11 запирается, вызывая включение силового транзистора 3. Аналогично работает второе плечо преобразователя.

Сигнал разрешения на включение транзистора усилителя мощности вырабатывает- 10 ся посредством контроля тока ранее включенного транзистора и не зависит от фронта напряжения на обмотках выходного трансформатора. Это позволяет предотвратить одновременное включение транзисторов усилителя мощности в установившемся режиме и, как следствие, снизить потери и повысить надежность за счет исключения потерь от сквозных токов.

Полумостовой инвертор, содержащий два силовых транзистора, в управляющую цепь каждого из. которых включен трансформатор тока с управляющей обмоткой, подключенной к дополнительному источнику питания через управляющий транзистор и ограничительный резистор, блок управления, соединенный с базами управляющих транзисторов, и узел защиты от перегрузок, вход которого связан с выходом датчика тока перегрузки, а выход соединен с базой блокирующего транзистора, эмиттер которого объединен с эмиттерами управляющих транзисторов, а коллектор через разделительные диоды соединен с коллекторами управляющих транзисторов, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и надежности путем введения защиты от сквозных токов силовых транзисторов, указанный датчик тока перегрузки выполнен в виде двух трансформаторов тока, первичная обмотка каждого из которых включена последовательно с силовым транзистором, а вторичная шунтирована балластным резистором и подключена ко входу узла защиты через первый диод и к базе соответствующего управляющего транзистора — через второй диод и дополнительный резистор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 464049, кл. Н Ol М 7/537, 1972.

2. Патент США № 2785236, кл. 331 — 113, 1957.

3. Авторское свидетельство СССР № 595836, кл. Н 02 М 7/537, 1976.

Редактор И. Михеева

Заказ 994/76

Составитель В. Моин

Техред А. Бойкас Корректор М. Демчик

Тираж 730 Подлисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4