Инвертор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцналмстическмх

Республик

-ф (6i) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 04.12,80 (21) 3215444/24-07 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 30.1082. Бюллетень ¹ 40

Дата опубликования описания 301082

)$)) + К т 3

Н 02 И 3/335

Госупарствеииый комитет

СССР по делам изобретений и открытий

)$3) УДК 621. 314. 58 (088. 8) аучно-исследовательский институт управляющих вычислительных машин (54) ИНВЕРТОР

Изобретение относится к электро технике и может использоваться во вторичных источниках питания для радиоаппаратуры.

Известен преобразователь с широтно-импульсной модуляцией, обеспечивающий коррекцию асимметрии и контроль тока, содержащий каскад широтно-импульсной модуляции, обеспечивающий поддержание выходного постоянного напряжения на заданном уровне, а также каскад контроля симметрии выходного сигнала, состоящий из трансформатора, включенного в общую выходную цепь, для съема с его отводов сигналов, пропорциональных токам в обоих полупериодах, и цепь, реагирующую на сигнал большей амплитуды, когда первый и второй контрольные сигналы отличаются, с целью генерирования сигнала, регулирующего симметрию. Этот сигнал объединяется с сигналами широтно-импульсного модулятора с целью генерирования вто„рого сигнала, регулирующего симметрию. Сигналы управляют работой ключевых элементов, включенных в цепях обмоток выходного трансформатора, .с целью изменения времени их включенного состояния в различных направлениях.

Известен двухтактный инвертор с выходным трансформатором, содержащий компенсационную систему симметрирования длительности полупериодов, состоящую из датчика несимметрии на магнитодиоде, расположенном s зазоре магнитопровода выходного трансформатора, интегрирующей и усилительной цепочек и управляемого мультивибратора f 2).

Наиболее близок к предлагаемому преобразователь напряжения на транзисторах и управляемых от индивидуальных трансформаторов тока, включенных в цепи положительной обратной связи, выводы первичной обмотки выходного трансформатора объединены с зажимом одной полярности источника постоянного тока через первый и второй силовые транзисторы, зажим .другой йолярности данного источника подключен к отводу от средней точки первичной обмотки трансформатора, генератор управляющих сигналов вырабатывает. первую и вторую госледовательности импульсов, которые подводятся к первому и второму силовым транзисторам с целью попеременного

970598 отпирания и запирания последних.

Эти последовательности импульсов вырабатываются в результате совместного деиствия широтно-импульсного модулятора, обеспечиваюц1его скважность импульсов, необходимую для поддержания выходного напряжения на заданном уровне, и компенсационной системы симметрирования, контролируюцей посредством трансформаторов тока намагничивающие токи в полуобмотках пер- 10 вичной обмотки трансформатора и реагирующей на их разность (3 ).

В результате длительность импульсов первой и второй последовательностей таковы, что длительности импуль- )5 сов тока на выходе силовых транзисторов практически равны. Этим исключается подмагничивание трансформатора постоянным током.

Устройства (2) и (3 ) соцержат 20 компенсационные системы симметрирования, основанные на регулироьании скважности работы силовых ключевых элементов в зависимости от разности значений токов намагничивания, протекаюцих в плечах инвертора (для устройств (1 1 и (3)) или от величины средней составляющей магнитного потока в сердечнике трансформатора (для устройства (2)).

Недостатком известных устройств является значительная сложность и, как следствие, низкая надежность компенсационных систем симметрирования. Кроме того, введение, в контур регулирования интегрирующих 35 з веньев, принципиально необходимых при компенсационных способах симметрирования, ухудшает симметрирова1 ние в различных переходных процес"ах. 40

Цель изобретения — повышение надежности путем упрощения схемы узла симметрирования.

Указанная цель достигается тем, что в инверторе, содержащем выходной трансформатор и силовые транзисторы, в силовые цепи которых включены трансформаторы тока, связанные с управляющими переходами этих же транзисторов, и трансформаторный датчик тока перегрузки, связанный с узлом симметрирования длительности полупериодов, причем управляюцие обмотки трансформаторов тока связаны с дополнительым источником питания через огранииТельные резисторы и силовые цепи управляющих транзисторов, управляющие электроды которых связаны с блоком управления, подключенным, в свою очередь, к узлу симметрированин, а силовые цепи этих транзисторов с соединенными с ними управляющими обмотками трансформаторов тока зашунтиро" ваны диодами, при этом выходные электроды преобразователя через вы- 65 ходной трансформатор связаны с выходными выводами устрой от в а.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема инвертора в полумостовом варианте (нагрузка включена через выпрямитель и фильтр).

Предлагаемый 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 соответственно подключены через ограничительные резисторы 8 и 9 и управляющие транзисторы 10 и 11 к дополнительному источнику 12 питания..Каждый из диодов

1 3 и 14 шунтирует последовательно соединенные управляющую обмотку трансформатора тока и управляющий транзистор. Базы управляющих транзисторов 10 и 11 подключены к выходам А и В блока 15 управления, вход которого соединен с выходом датчика 16 тока перегрузки, соединенного через регулируемый делитель напряжения на резисторах 17 и 18 с входом усилителя с глубокой отрицательной обратной связью по току на транзисторе 19 с эмиттерным резистором 20, выход которого шунтирует переход эмиттер-кол лектор одного из управляющих транзисторов, 10 или 11. К выходу усилителя

1 мощности подключена первичная обмотка выходного трансформатора 21, вторичная обмотка которого. может быть соединена с выводами для подключения нагрузки через выпрямитель 22 и фильтр 23. Датчик 16 тока перегрузки может быть выполнен на базе двух трансформаторов, тока, первичные обмотки которых включены в коллекторные цепи соответствуюцих транзисторов усилителя 1 мощности, а вторичные обмотки шунтированы резисторами и объединены через диоды.

Принцип работы узла симметрирования основан на регулировании в сторону уменьшения коэффициента насыщения транзистора усилителя мощности с большой длительностью времени рассасывания. При этом выход усилителя с глубокой отрицательной обратной связью (ГООС), составляющего узел симметрирования, подключается параллельно переходу эмиттер-коллектор управляющего транзистора, в коллекторной цепи которого включена обмотка трансформатора тока, управляющего работой силового транзистора с боль— шой длительностью времени рассасывания.

Инвертор работает следующим образом.

Пусть время рассасывания силового транзистора 3 больше, чем у силового транзистора 2, и поэтому выход усилителя с ГООС, состоящего из транзистора 19 и эмиттерного ре970598 зистора 20, шунтирует переход змиттер-коллектор управляющего транзистора 11. Сигналами блока 15 управления с выходов A и Б управляющий .транзистор 10 закрыт, а 11 открыт.

1 При этом н усилителе 1 мощности силовой транзистор 2 открыт, а 3 закрыт. Если пренебречь намагничивающим током, то ураннение ампервитков трансформатора 4 тока имеет вид ! f к к Ъ Б!

f где I,! - коллекторный и базовый ! соки силового транзистора 2;

WН,?! — число витков базовой и коллекторной обмоток трансформаторов 4 и 5 тока.

В данном случае весь ток коллекторной обмотки трансформатора 4 тока трансформируется в его базовую обмотку. Транзистор 19 усилителя с

ГООС обесточен, поскольку выход усилителя шунтирован открытым управляющим транзистором 11.

При изменении уровня выходных сигналов блока 15 управления упранляющий транзистор 10 открывается, а 11 закрывается. В результате закрывается силовои транзистор 2 и открывается силовой транзистор 3. Без учета намагничивающего тока уравнение ампервитков трансформатора 5 тока принимает вид у! if

К Б ь

К к Б ь с !! !! где !„,I — коллекторный и базовый

К Я токи силового транзистора 3; — коллекторный ток транзисC тора 19 узла симметрирования;

W — число витков управляющей у обмотки трансформатора

5 или 4 тока.

Следовательно, не весь ток коллекторнои обмотки трансформатора 5 тока трансформируется в базовую цепь силового транзистора 3. Часть его ответвляется через управляющую обмотку

7 трансформатора 5 тока в коллекторную цепь транзистора 19 узла симметрирования. Из-за ГОЧС, обусловленной выбором соответствующего сопротивления резистора 20, величина ответвляемого тока !С определяется входным сигналом усилителя на транзисторе 19, задаваемым регулируемым делителем на резисторах 17 и 18, подключенным к выходу датчика тока перегрузки. ! Регулировкой сопротивления переменного резистора 18 устанавливается величина ответвляемого тока, обеспечивающего такои коэффициент насыщения силового транзистора 3, чтобы дли тельности полупе? иодов усилителя мощности были одинаковыми для симметричного (без одностороннего насыщения) режима работы выходного трансформатора 21. Первоначальная установка тока Ic производится при максимальном токе нагрузки инвертора. При уменьшении тока нагрузки величина тока пропорциональна: току нагрузки. В результате симметрия полупериодов инвертора не нарушается при работе в

10 !широких пределах изменения его токон нагрузки.

Размещением силовых транзисторов

2 и 3 усилителя мощности на общем охлаждающем радиаторе достигается ми-!

5 нимальное рассимметрирование при работе в диапазоне температур окружающей среды. Выходной трансформатор 21 рассчитывается на минимальную ассимметрию полупериодов переменного напряжения инвертора.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить надежность инвертора, силовые транзисторы которого управляются от индивидуальных трансформаторов тока, путем упрощения схемы узла симметрирования. формула изобретения

Инвертор, содержащий выходной трансформатор и силовые транзисторы,, в силовые цепи которых включены трансформаторы тока, связанные с управляющими переходами этих транзисторов, и трансформаторный датчик тока перегрузки, связанный с узлом симметрирования длительности полупериодов, причем управляющие oGMoTKH трансформаторов тока связаны с дополнительным источником питания через ограни40 чительные резисторы и силовые, цепи управляющих транзисторов, управляющие электроды которых связаны с блоком управления, подключенным, в свою очередь, к злу симметрирования, а

45 силовые цепи этих транзисторон с соединенными с ними управляющими обмотками трансформаторов тока зашунтированы диодами, о т л и ч а ю щ и и ся тем, что, с целью повышения надежности, в качестве узла симметрирования использован транзисторный усилитель с глубокой отрицательной обратной связью по току, вход которого через регулируемый делитель напряжения соединен с выходом трансформаторного датчика тока перегрузки, а выход шун= тирует силовой переход одного из управляющих транзисторов.

?!сточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 9 3859583, кл. 321-2, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 551782, кл. Н 02 М 3/335, 1975.

3. Патент С!!!А М 3657631, 65 кл. 321-2, 1972.

970598

Составитель Т.Ершова

Редактор Л.Пчелинская Техред A.йч . корректор М.Демчик

Заказ 8417/71 Тираж 721 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4