ТРАНЗИСТОРНЫЙ ГЕНЕРАТОР Российский патент 1998 года по МПК H02M7/5395 

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в различных технологических процессах, использующих электрические колебания повышенной частоты.

Известны транзисторные генераторы, выполненные на базе автономных полумостовых инверторов, обеспечивающие работу на сложную технологическую нагрузку типа ультразвукового излучателя, но для обеспечения надежной работы они требуют либо сложной системы управления и защиты, либо не обеспечивают условий согласования генератора с нагрузкой (при необходимости широкодиапазонного регулирования выходной мощности - за счет изменения выходной частоты) [1, 2].

Также известны транзисторные генераторы на базе полумостовых или мостовых инверторов, выполненных по схеме с самовозбуждением [3]. Они достаточно просты по схемному решению, но имеют ряд существенных недостатков, препятствующих их применению в различных технологических процессах, а именно:
сильную зависимость частоты от питающего напряжения,
невозможность в связи с этим обеспечивать частотное регулирование выходной мощности,
невозможность обеспечивать регулирование мощности за счет питающего напряжения.

Известен транзисторный генератор на базе автогенераторного инвертора [4] , взятый в качестве прототипа, как наиболее близкий по технической сущности к предлагаемому. Он содержит делитель входного напряжения на двух последовательно соединенных конденсаторах, два последовательно соединенных транзистора, силовой трансформатор и переключающий трансформатор, вторичные обмотки которого подключены между базами и эмиттерами транзисторов. Основной недостаток данного генератора - невозможность обеспечить широкодиапазонное регулирование выходной мощности при постоянстве выходной частоты.

Задача изобретения - расширение диапазона регулирования выходной мощности генератора.

Поставленная задача достигается тем, что транзисторный ультразвуковой генератор, содержащий делитель входного напряжения на двух последовательно соединенных конденсаторах, два последовательно соединенных транзистора, силовой трансформатор и переключающий трансформатор, вторичные обмотки которого подключены между базами и эмиттерами транзисторов, дополнительно снабжен выпрямительным мостом, обмоткой выходного трансформатора, первым и вторым управляемыми импульсными генераторами с блокирующими входами, триггером с раздельными входами и оптронным управляемым ключом переменного тока, причем выход второго импульсного генератора подсоединен к базе одного из последовательно соединенных транзисторов генератора и первому входу триггера, соответствующий выход которого подключен к управляющему входу оптронного ключа переменного тока, второй вход триггера связан с выходом первого импульсного генератора, блокирующий вход которого подсоединен ко второму выходу триггера, а управляющий вход первого импульсного генератора и блокирующий вход второго импульсного генератора через выпрямитель подключен к дополнительной обмотке силового трансформатора транзисторного генератора, а последовательно с первичной обмоткой переключающего трансформатора включен выход оптронного ключа переменного тока.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Схема состоит из конденсаторного делителя 1 и 2 входного напряжения, средняя точка которого соединена с общей точкой двух последовательно включенных транзисторов 3 и 4, силового трансформатора 5 с дополнительной обмоткой 6, через выпрямитель 7, связанной с разрешающим входом первого импульсного генератора 8 и блокирующим входом второго импульсного генератора 11, переключающего трансформатора 9, триггера 10, один вход которого подсоединен к выходу первого импульсного генератора 8, а второй вход к выходу второго импульсного генератора 11, а выходы соответственно: к блокирующему входу первого импульсного генератора 8 и управляющему входу оптронного ключа переменного тока 12.

Устройство работает следующим образом. При подаче питающего напряжения ключ переменного тока 12 разомкнут, а на базу транзистора 4 импульсы не поступают. Транзисторный генератор не возбуждается, на обмотке 6 напряжение не формируется и через мост 7 на разрешение работы импульсного генератора 8 сигнал не поступает, как не поступает он и на блокирующий вход импульсного генератора 11. Он начинает работать (фиг. 2,а) и, через заданный промежуток времени формирует импульс запуска в базу транзистора 4 и на первый вход триггера 10 (фиг. 2,б).

На соответствующем выходе триггера появляется сигнал управления ключом 12 (фиг. 2,в). Ключ 12 открывается, замыкая цепь обратной связи транзисторного генератора. Поскольку при этом одновременно поступает импульс запуска на базу транзистора 4, начинает работать транзисторный генератор, формируя в обмотке 6 выходного трансформатора прямоугольные импульсы заданной частоты (фиг. 2,г). Они выпрямляются выпрямителем 7 и поступают в виде управляющего сигнала на разрешение работы первого импульсного генератора 8 и блокирование работы второго импульсного генератора 11 (фиг. 2,д). Через определенное время (фиг. 2,е) на выходе импульсного генератора 8 формируется импульс, поступающий на второй вход триггера 10 (фиг. 2,ж). Триггер переходит в новое состояние, при котором с первого выхода снимается сигнал включения оптронного ключа переменного тока 12, а со второго выхода на блокирующий вход импульсного генератора 8 сигнал поступает. Тем самым, с одной стороны, обеспечивает выключение ультразвукового генератора за счет разрыва цепи обратной связи, а, с другой стороны, блокируется работа первого импульсного генератора 8. Одновременно с выключением генератора обеспечивается снятие блокирующего сигнала с импульсного генератора 11 и процесс формирования очередного импульса повторяется. Изменяя время до формирования импульса в генераторах импульсов первом и втором можно регулировать либо длительность формируемой пачки выходного напряжения, либо длительность паузы между пачками соответственно. При этом обеспечивается широкодиапазонное регулирование выходной мощности генератора.

Таким образом, использование предложенной схемы генератора позволяет:
обеспечить устойчивый режим импульсно-модулированного регулирования с минимальными переходными процессами;
обеспечить глубину регулирования выходной мощности от почти 0 до 1;
получить, в случае применения данного типа регулирования в ультразвуковых технологических процессах, дополнительные технологические возможности по воздействию комплексными факторами - несущей частотой и огибающей регулирования.

Литература:
1. Драбович Ю. И., Комаров Н.С., Марченко Н.Б. Транзисторные источники электропитания с бестрансформаторным выходом. Киев, Наукова думка, 1984, с. 160.

2. Четти П. Проектирование ключевых источников электропитания. М.: Энергоатомиздат, 1990, с. 240.

3. Моин В.С. Стабилизированные транзисторные преобразователи. М.: Энергия, 1986, с. 136.

4. Авторское свидетельство России N 2007830, Автогенераторный полумостовой инвертор. кл. 5 Н 02 М 7/537, Б.И. N 3, 1994г.

Использование: изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в различных технологических процессах, использующих высокочастотное знакопеременное напряжение. Сущность изобретения: отличительной особенностью устройства является устойчивая работа генератора при широком диапазоне регулирования выходной мощности. Для расширения диапазона регулирования выходного напряжения на двух последовательно соединенных конденсаторах, два последовательно соединенных транзистора, силовой трансформатор, вторичные обмотки которого подключены между базами и эмиттерами транзисторов, снабжен дополнительными: выпрямительным мостом, обмоткой выходного трансформатора, первым и вторым управляемыми импульсными генераторами с блокирующими входами, триггером с раздельными входами, триггером с раздельными входами и оптронным управляемым ключом так, что выход второго импульсного генератора подсоединен к базе одного из последовательно соединенных транзисторов генератора и первому входу триггера, соответствующий выход которого подключен к управляющему входу оптронного ключа переменного тока, второй вход триггера связан с выходом первого импульсного генератора, блокирующий вход которого подсоединен ко второму входу триггера, а управляющий вход первого импульсного генератора и блокирующий вход второго через выпрямитель подключены к дополнительной обмотке силового трансформатора. 2 ил.

Транзисторный генератор, содержащий делитель входного напряжения на двух последовательно соединенных конденсаторах, два последовательно соединенных транзистора, силовой трансформатор и переключающий трансформатор, вторичные обмотки которого подключены между базами и эмиттерами транзисторов, отличающийся тем, что введены выпрямительный мост, дополнительная обмотка силового трансформатора, первый и второй управляемые импульсные генераторы с блокирующими входами, триггер с раздельными входами и оптронный управляемый ключ переменного тока, причем выход второго управляемого импульсного генератора подсоединен к входу управления одного из последовательно соединенных транзисторов и первому входу триггера, первый выход которого подключен к управляющему входу оптронного ключа переменного тока, второй вход триггера связан с выходом первого управляемого импульсного генератора, блокирующий вход которого подсоединен к второму выходу триггера, а управляющий вход первого управляемого импульсного генератора и блокирующий вход второго управляемого импульсного генератора через выпрямительный мост подключены к дополнительной обмотке силового трансформатора, а последовательно с первичной обмоткой переключающего трансформатора включен выход оптронного ключа переменного тока, при этом в открытом состоянии оптронный ключ переменного тока обеспечивает замыкание цепи обратной связи транзисторного генератора.