Транзисторный инвертор

 

Союз Соеетсник

Социалистических республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >892626 (6t ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 26. 03.80 (21) 2899538/24-07 с нрисоекинением заявки М (23 } Приоритет (5()M. Кл.

H 02 М 7/537

)овудвуственныФ квинтет

CCCP вв делая нзвбретвннй и втнрытнй

Опубликовано 23.12. 81. бюллетень .%47

Дата опубликования описания 25. 12.81 (53) УДК 621.

31" 57 (088.8) (72) Авторы изобретения

Р (1

I

E i.

А.К. Лузгинов, В.М. Моисеенко и Ю.В.

Томский институт автоматизированных с и радиоэлектроники (7I ) Заявитель

"управления (54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах автоматики и управления в качестве источника питания с выходным напряжением, регулируемым по любому закону однополярной

5 модуляции.

При разработке различных устройств автоматики, электропривода, управления предъявляются все более жесткие требования к гармоничному составу напряжения питания. Одним из кардинальных решений в данном случае является регулирование выходного напряжения по необходимому закону модуляции., Однако, в этих случаях схемные решения инверторов усложняются, что, естественно, снижает надежность работы, усложняет настройку и эксплуатацию инверторов. 20

Известны транзисторные преобразователи с самовозбуждением или полусамовоэбуждением, которые находят применение в качестве выходных каскадое инверторов с широкими пределами регулирования выходного напряжения при сравнительно простой схемной реализации управляющих устройств 13 .

Нелинейность модуляционной характеристики при больших углах регулирования и, соответственно, увеличенные массогабаритные показатели в первом случае, а также возможностью получе- . ния переменного напряжения с регулированием по широтному закону являются основными недостатками данных устройств.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является транзисторный инвертор, содержащий задающий генератор, мостовой усилитель мощности, первые два транзистора которого соединены коллекторами, 1 а вторые два транзистора — эмиттерами, к базам первых транзисторов подключены одни концы вторичных обмоток выходного трансформатора, другие концы обмоток — через ограничительный

892626 резистор — к эмиттерам первых транзисторов, модулятор ширины импульсов, коллектор выходного транзистора которого через диоды подключены к точкам соединения указанных обмоток и ограничительных резисторов, а эмиттер — через источник запирающего на-. пряжения соединен с входным выводом источника питания инвертора(23.

Недостаток инвертора заключается в том, что длительность импульсов выходного напряжения определяется длительностью импульсов синхронизации, поступающих с модулятора ширины импульсов (временем включенного состояния выходного транзистора модулятора), причем ось симметрии модулятора совпадает с моментом переключения транзисторов мостового усилителя мощности, соединенных эмиттерами. Напряжение на выходе инвертора имеет вид двухполярных, регулируемых ho длительности импульсов, длительность которых изменяется от О до Тс (Т с— длительность периода повторения импульсов синхронизации). Таким образом, в схеме осуществляется широтное регулирование напряжения, что во многих случаях бывает нежелательным, так как при этом происходит значительное изменение гармонического состава выходного напряжения, а это существенно сужает область применения и функциональные возможности инвертора.

Цель изобретения — повышение надежности, расширение функциональных возможностей и улучшение гармонического состава выходного напряжения инвертора.

Поставленная цель достигается тем, I что в транзисторном инверторе, содержащем задающий генератор, мостовой усилитель мощности, соединенные коллекторами два транзистора которого управляются от обмоток выходного трансформатора инвертора, одним концом подключенных к базе, а другим— через ограничительный резистор к эмиттеру первых транзисторов, модулятор ширины импульсов, коллектор выходного транзистора которого через диоды подключен к точкам соединения указанных обмоток и ограничительных резисторов, а эмиттер — через источник запирающего напряжения соединен с входным выводом, базы первых тран- 55 зисторов усилителя мощности через дополнительные резисторы и введенные маломощные транзисторные ключи присоединены к входному выводу, соединенному с коллекторами первых транзисторов, а к управляющим переходам вторых транзисторов усилителя мощности, соединенных эмиттерами, и тран-. зисторов маломощных .ключей подключены через ограничительные резисторы вторичные обмотки выходного трансформатора, введенного в схему делителя частоты, вход которого подсоединен к выходу задающего генератора, причем обмотки управления маломощным транзис-. торным ключом и силовым транзистором, эмиттер которого подсоединен к входному выводу источника питания, в каждой стойке моста включены в противофазе.

На фиг. 1 изображена принципиаль ная схема транзисторного инвертора; на фиг. 2 — диаграммы работы.

Транзисторный инвертор содержит задающий генератор 1, к выходу которого подключены модулятор ширины импульсов 2 и делитель частоты 3 с выходным транзистором 4, вторичные обмотки которого подключены через ограничительные резисторы к управляющим переходам транзисторов 5 и 6 мостового усилителя мощности 7 и транзисторов 8 и 9 маломощных ключей, соединенных через дополнительные резисторы 10 и 11 с базами транзисторов 12 и 13 мостового усилителя, соединенных коллекторами и управляемых от обмоток выходного трансформатора 14, одним концом подключенных к базам, а другим — через ограничительные сопротивления 15 и 16 к эмиттерам этих транзисторов. К точкам соединения этих обмоток с ограничительными резисторами подключены катоды диодов

17 и 18, анодами соединенных с коллекторой выходного транзистора 19 модулятора ширины импульсов, эмиттер которого соединяется "плюсом" источника 20 смещения. Резисторы 21-23 служат для обеспечения режима работы соответствующих транзисторов. Обратный диодный мост собран на диодах

24-27.

С выхода высокочастотного задающего генератора I импульсы Оу (фиг. 2а) подаются на модулятор 2 ширины импульсов, 0„, (фиг. 2б) осуществляющий формирование однополярной последовательности импульсов синхронизации О „ц„р (фиг. 2в) по необходимому закону модуляции, и на делитель

3 частоты. Делитель частоты имеет

5 892626 целую и четкую величин коэффициента деления 0д (фиг. 2г) и определяет частоту выходного напряжения инвер" тора 0 В (фиг, 2д). При этом центр периода повторения однополярной последовательности импульсов синхронизации должен совпадать с центром периода выходного напряжения делителя частоты.

Допустим, что в момент времени t одновременно включаются транзисторы

6 и 9 и за счет того, что вторичные обмотки выходного трансформатора делителя частоты подключены к их управляющим переходам в фазе. За счет протекания тока по цепи транзистора 6, первичная обмотка трансформатора 14, транзистор 9 во вторичных обмотках трансформатра 14 наводится

ЭДС, приводящая к регенеративному процессу включения транзистора 12, а в выходном напряжении формируется импульс. При подаче синхроимпульса

0 син ка (транзистор 19 включается) в момент времени t< к базам транзисторов 12 и 13 прикладывается через диоды 1у и 18 запирающее напряжение смещения. Транзистор 12 закрывается, и в выходном напряжейии 0S> < формируется пауза с длительностью, равной длительности синхроимпульса. В момент окончания синхроимпульса (транзистор 19 выключается включается транзистор 12, так как.в его базовой цепи соблюдается условие возбуждения эа счет протекания тока через открытый транзистор 9. Далее процессы повторяются. Формирование полуволны заканчивается Ug в момент переключения транзисторов 5 и 6 инвертора 4 и транзисторов 8 и 9 вспомогательных ключей соответственно. Момент переключения tq совпадает с центром периода повторения импульсов синхронизации. В выходном напряжении формиру45 ется обратная полуволна, причем процессы переключения транзисторов аналогичны. При изменении длительности

0 „„ синхроимпульсов (глубины модуляции) меняется длительность импульсов в полупериоде выходного напряжения 0, в соответствии с законом модуляции, заданным модулятором, и величина выходного напряжения U

Транзисторы 8 и 9 дополнительных ключей, обеспечивающие вместе с выходным транзистором модулятора включение и выключение на полупериоде верхних транзисторов усилителя в соответст"

6 вии с заданным законом модуляции, должны обеспечить минимальный ток первичной обмотки выходного трансформатора, исключающий воэможность перехода рабочей точки петли гистерезиса сердечника трансформатора на кривую возврата на полупериоде после снятия синхроимпульса и, кроме того, повышают надежность запуска инвер" тора. Величина тока через них не превышает минимального значения тока базы верхних транзисторов усилителя мощности.

Параметры выходного трансформатора должны расчитываться на частоту в два или более раз меньшую частоты синхронизации. Задавая модулятором необходимый закон модуляции U„по длительности импульсов синхрони-. зации 0®<, Таким образом, введение в схему инвертора дополнительных маломощных ключей и делителя частоты, вторичными обмотками выходного трансформатора которого управляются транзисторы усилителя мощности, соединенные эмиттерами, и маломощные ключи выгодно отличают предлагаемый от ранее известных инверторов, так как позволяет существенно расширить его функциональные возможности, улучшить качественные характеристики выходного напряжения, повысить надежность работы.

Это значительно расширяет область применения инвертора в преобразовательной технике и автоматике.

Формула изобретения

Транзисторный инвертор, содержащий задающий генератор, мостовой усилитель мощности, первые два транзистора которого соединены коллекторами, а вторые два транзистора соединены эмиттерами, к базам первых транзисторов подключены одни концы вторичных обмоток выходного трансформатора, другие концы обмоток через ограничительный резистор — к эмиттерам первых транзисторов, модулятор ширины импульсов, коллектор выходного транзистора которого через диоды подключен к точкам соединения указанных

8926 обмоток и ограничительных резисторов, а эмиттер — через источник запирающего напряжения соединен с выходным выводом источника питания инвертора, отличающийся тем, что, 5 с целью повышения надежности и улучшения гармонического состава выходного напряжения, базы первых транзисторов усилителя мощности через дополнительные резисторы и введенные маломощные транзисторные клю и присоединены к входному выводу, соединенному с коллекторами первых транзисторов, а к управляющим переходам вторых транзисторов усилителя мощности и транзисторов маломощных ключей под ключены через ограничительные резис26 8 .торы вторичные обмотки выходного трансформатора, введенного в схему делителя частоты, вход которого под" соединен к выходу задающего генератора, причем обмотки управления маломощным транзисторным. ключом и силовым транзистором, эмиттер которого подсоединен к входному выводу источника питания, в каждой стойке моста включены в противофазе.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

3. Авторское свидетельство CCCP 249463, кл. H 02 И 7/08, )970.

2. Авторское свидетельство СССР

М 508883, кл. H 02 И 7/535, 1973

892626

Составитель Н. Цишевская

Редактор Н. Кончицкая Техред Л, Пекарь

Заказ 11276/81

Тираж 733 Подписное

8НИИПИ 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