Транзисторный инвертор с широтно-импульсной модуляцией

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

© И С А Н И Е (н)957388

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву If 696586 (22)Заявлено 31.03.81(2l) 3267887/24"07 (5I)М. Кл. з с присоединением заявки М (23) Приоритет

H 02 M 7/537

3Ьаударотеенный комитет

СССР аа далем изобретений н атерытнй

Опубликовано 07.09.82. Бюллетень А@33 (53) УДК621.3l4. .58(088.8) Дата опубликования описания 09, 09 .82 (72) Авторы изобретения

В.Ф. Худяков и А. П. Пакидов

Ленинградский институт авиационного приборос ййя@у,„, се/Yl (71) Заявитель (54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР С ЯИРОТНОИИПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ

Изобретение относится к преобра зовательной технике, а именно к преобразователям, выполненным на полу" проводниковых приборах с управляющим электродом, и может быть использовано во вторичных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры, а также в устройствах автоматики и управляемого электропривода.

По основному авт.св. Р 696586 из"

„1О вестен транзисторный инвертор, содержащиЙ генератор прямоугольных импульсов и ведомый двухтактный генератор с выходными трансформаторами,.вы. 35 ходные обмот ки которых соеди нены по-следовательно, а каждая синхронизируащая обмотка трансформатора генератора прямоугольного напряжения связана с управляющим переходом соответствую-zo щего транзистора ведомого генератора через базовую обмотку этого генератора и общий регулирующий элемент, и реактивный элемент, причем реактивный элемент .выполнен в виде трансформатора, а управляющий элемент включен в цепь вторичной обмотки этого трансформатора jlj . 5

Недостаток известного устройства-. существенная зависимость диапазона регулирования выходного напряжения от температуры окружающей среды, выражающаяся в смещении границ регули-. рования. Указанный недостаток связан с тем, что величина фазового сдвига между выходными напряжениями генераторов определяется временем задержки выхода транзисторов ведомого

-генератора из насыщения (коэффициентом насыщения), изменяемым с помощью регулирующего элемента. Зависимость коэфФициента усиления транзисторов

or температуры также влияет на коэф" фициент насыщения (величину фазового сдвига). Причем при отрицательных температурах коэффициент усиления и вместе с ним величина задержки

3 957 уменьшаются, а при положительных теМпературах — увеличиваются. Таким образом, при изменении температуры границы регулирования выходного напряжения инвертора смещаются, что приводит $ к сужению диапазона регулирования, Поэтому данный инвертор не может применяться в конверторах для- стабилизации выходного напряжения в тех случаях, когда температура окружающей 16 среды изменяется в широких пределах.

Для устранения этого недостатка приходится термЬстатировать транзисторы ведомого генератора, что усложняет устройство и снижает его надежность.

Цель изобретения - обеспечение температурной стабильности диапазона регулирования выходного напряжения и расширение области применения устройства за счет увеличения области ра.26 бочих температур.

Для достижения указанной цели транзисторный инвертор снабжен блоком ре" гулирования базового тока транзисторов, включенным между базой и эмитте- 25 ром каждого транзистора ведомого генератора.

При этом блок регулирования базоаого тока транзисторов может быть выполнен различными способами: в виде щ терморезистора; в виде последователь" но соединенных диода и термореэисто" ра, причем диод включен согласно с управляющим переходом транзистора ведомого генератора; в виде последовательно соединенных диода и термореэистора, между которыми включены два резистора„ один из которых соединен .последовательно с терморезистором, а другой подключен непосредственно к эмит- 46 теру транзистора ведомого генератора.

На фиг. 1 изображена схема транзисторного инвертора; на фиг. 2 (а, б, в, г) - варианты выполнения. блока

Регулирования базового тока.

1 Ô4 !

Транзисторный инвертор выполнен по схеме с вольтодобавкой на переменном токе. Устройство содержит генератор 1 прямоугольных импульсов и двухтактный транзисторный ведомый генератор 2, выполненный на транзисторах 3 (4), трансформаторы g (6) указанных генераторов соответственно с выходными обмотками 7 (8) и нагрузку 9, соединенные последовательно, синхрониэирующие обмотки 10 (11). трансформатора генератора прямоугольных импульсов; соединенные последовательно с обмотками 12 (13) обратной связи трансформатора ведомого генератора и базовым резистором 14 (15), подключенным к базе того же транзистора 3 (4), согласующий трансформатор 16, первичные полуобмотки 17 и 18 которого включены между эмиттером транзистора 3 (4) ведомого генератора и синхрониэирующей обмоткои 10

{11).

Вторичная обмотка 19 согласующего трансформатора включена параллельно регулирующему элементу 20, Блок ? 1 регулирования базового тока подключен между базой и эмиттером каждого транзистора 3 и 4 ведомого генератора. На фиг. 2 показаны различные варианты выполнения блока регулирования базового тока, причем для простоты показано его подключение к одному из транзисторов ведомого генератора. Данный блок может быть выполнен: в виде терморезистора 22 {фиг. 2 а); в виде последовательно соединенных диода 23t и терморезистора 22 (фиг. 2б), причем диод 23 включен согласно с управ» ляющим переходом транзисторов 3 и 4; в виде последовательно соединенных диода 23 и терморезистора 22 (фиг.2 в) причем между диодом и терморезистором включены два резистора 24 и 2, -один из которых соединен-последователь но с терморезистором 22, а другой 25 подключен непосредственно к эмиттерам транзисторов 3 и 4. Другой пример подключения блока 21 регулирования базового тока транзисторов параллельно соединенным последовательно базовому резистору 14 (15) и управляющему переходу транзисторов 3 (4) ведомого генератора представлен на фиг. 2 г.

Транзисторнйй инвертор работает следующим образом.

Импульсное двухполярное напряжение, снимаемое с выходной обмотки 8 трансформатора 5 генератора прямоугольных импульсов, выполненного, например, по схеме Ройера, алгебраически суммируется с отстающим на величину фазового сдвига напряжением на. выходной обмотке 7 трансформатора 6 ведомого генератора 2 и прикладывается к нагрузке 9. Суммарное напряжение на нагрузке 9 представляет собой двухполярные прямоугольные импульсы, ширина которых зависит от фазового сдвига между напряжениями, снимаемыми с выходов генераторов. Допустим, что транзистор 3 открыт и насыщается, а

5 957 транзистор 4 закрыт. 3а счет отпирающих напряжений на синхронизирующей обмотке 10 и обмотке 12 обратной свя" зи формируется ток через базовый резистор 14, управляющий переход транзистора 3 и первичную полуобмотку 17 согласующего трансформатора 16. Некоторая часть этого тока протекает через блок 21 регулирования базового тока транзисторов. В базовой области транзистора 3 накапливается избыточный заряд. Для транзистора 4- напряже" ния на синхронизирующей обмотке 11 и обмотке обратной связи являются запирающими. Напряжение на нагрузке 9 равно сумме напряжений, снимаемых с выходов обоих генераторов. При переключении генератора 1 прямоугольных импульсов изменяется полярность напряжения на- выходной обмотке 8 (на- N пряжение на нагрузке 9 становится равным нулю) и синхронизирующих обмотках 10 и 11. Ток в базовом резисторе 14 становится равным нулю, и за счет рекомбинации в базе транзисто- 23 ра 3 начинается процесс рассасывания.

Транзистор 4 остается в области отсечки из-эа блокирующего действия обмотки 13 обратной связи. Длительность процесса рассасывания избыточного щ заряда, определяющая величину задеря. ки выхода транзистора из насыщения, зависит от коэффициента насыщения и постоянной времени рассасывания. После окончания этого процесса транзистор 3 выходит в область активного ре" жима и запирается. Одновременное отпирание транзистора 4 и переход его в насыщение совпадает с изменением полярности напряжения на обмотках 12 и 13 обратной связи и выходной обмотке 7 трансформатора ведомого генератора. Напряжение на нагрузке 9 изменяет свою полярность. Через базовый резистор 15 протекает так за счет напряжений, снимаемых с синхронизирую щей обмотки 11 и обмотки 13 обратной связи. В дальнейшем процессы протекают аналогично. За счет изменения сопротивления регулирующего элемента 20 вносимого в цепи управления транзис- торами ведомого генератора через согласующий трансформатор 16, происходит регулирование амплитуды базового тока (коэффициента насыщения) и, как следствие, времени задержки выхода

M из насыщения этих транзисторов (Фазоеога сдвига между напряжением на выходах обоих генераторов) . Кроме. того, 388 6 базовый ток транзисторов 3 и 4 зависит от тока, потребляемого блоком 21 регулирования баэово го тока транзисторов, т.е. от его внутреннего сопротивления, с уменьшением которого большая часть тока, протекающего через базовые резисторы 14 и 15, проходит вне управляющих переходов траннэисторов 3 и 4. И наоборот, с увеличением этого сопротивления базовый ток транзисторов 3 и 4 возрастает вместе с коэффициентом их насыщения. Таким об" разом, температурные изменения коэф" фициента усиления транзисторов ведомого генератора компенсируются изменением величины тока, потребляемого блоком ? 1 регулирования базового тока транзисторов, если era внутреннее сопротивление будет зависеть от темпе" ратуры. Блок 21 регулирования базового тока транзисторов может быть выпал" чен в виде терморезистора 22(фиг. 2а), имеющего близкую к линейной зависимости сопротивл=.ния от температуры г ри отрицательном температурном коэф" фициенте сопротивления (TKC). После" довательное включение диода 23 и терморезистора 22 (фиг. 2 б) исключает воэможность протекания уравнительных то" ков в цепях управления и позволяет использовать общим для обоих транзис" торов терморезистор. Необходимая нелинейность зависимости ТКС терморезис,".

Тора 22 (Фмг. 2 в) от температуры до-1 стигается последовательно-параллельным включением резисторов 24 и 25.

Обеспечение температурной стабильности диапазона регулирования выходного напряжения инвертора достигается тем, что изменение коэффициента усиления транзисторов -3 и 4 ведомого генератора при различных температурах окружающей среды компенсируется пропорциональным; воздействием на величину базового тока этих транзисторов за счет зависимости внутреннего сопротивления блока регулирования базового тока транзисторов от температуры. Так, при снижении температуры происходит уменьшение коэффициента усиления транзисторов. Одновременное увеличение сопротивления терморезис" тора 22 при неизменном токе через базовый резистор 14 или 15 приводит к возрастанию базового тока, что позволяет сохранить практически постоянным коэффициент насыщения транзисторов 3 и 4 ведомого генератора.

95?388

Таким образом, стабилизируются величина фазового сдвига между напряжениями на выходах обоих генераторов и диапазон регулирования выходного напряжения инвертора при различных тем- 5 пературах окружающей среды. Нелинейная зависимость коэффициента усиления транзисторов 3 и 4 от температуры, выражаюшаяся в более существенном изменении этого параметра в области отрицательных температур, достигается усилением влияния терморезистора в данной области температур на базовый ток транзисторов за счет включения диода 23 и резисторов 24 и 25.

Достигаемый эффект позволяет использовать предлагаемый регулируемый ин": вертор на высоких (до сотен килогерц) частотах при значительных изменениях температуры окружающей среды с сохра- Ю нением диапазона регулирования выходного напряжения беэ применения термостатирования транзисторов ведомого генератора, т.е. без усложнения уст" ройства и снижения его надежности. формула изобретения

1. Транзисторный инвертор с широт 36 но-импульсной модуляцией по авт.св. 696586, о т .л и ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения температурной стабильности диапазона регулирования выходного напряжения, инвертор снабжен блоком регулирования базового тока транзисторов, вклю" ченным между базой и эмиттером каждого транзистора ведомого генератора.

2. Инвертор по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что блок регулирова"

Йия базового тока транзисторов выпол нен в виде терморезистора.

3. Инвертор по и, 1, о т л и ч аю шийся тем, что блок регулирования базового тока транзисторов выполнен в виде последовательно соединенных диода и терморезистора, причем диод включен согласно с управляющим переходом транзистора ведомого .генератора.

4. Инвертор по и. 3, о т л и ч аю шийся тем, что.между диодом и термореэистором включены два резистора, один из которых соединен последовательно с терморезистором, а другой подключен непосредственно к эмиттеру транзистора ведомого генератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство CCCP и 696586, кл. Н 02 М 7/537, 1977. ю

957388

Составитель Н. Цишевская

Редактор Л. Филь ТехрецТ. Иаточка Корректор А. Дзятко

Заказ 6620/17 Тираж 721 Подписйое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Иосква Ж-35 Раушская наб. д. Й/5

Б 35 у „ ° д. 5 »

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, Ч