Инвертор Советский патент 1983 года по МПК H02M7/537 

() ИНВЕРТОР

1

Изобретение относится к преобра- . зовательной технике и может быть использовано в стабилизированных преобразователях напряжения с широт но-импульсным регулированием.

По основному а ВТ, с в. N 7 1398 известно устройство, содер ха1цее блок управления с трансформатором, выходом соединенным с.управляющим входом каждого транзистора двухтактного усилителя мощности через последовательно соединенные базовые резистор и диод, шунтированные обратно включенным диодом, причем коллек тор транзистора связан с точкой соединения базовых резистора и диода через вспомогательный диод, при этом каждая пара соответствующих транзисторов двухтактного усилителя мощности снабжена дополнительным двухобмоточным насыщающимся трансформатором, а каждая из этих обмоток включена последовательно со вспомогательным диодом, причем к одноименным электродам вспомогательных диодов этой пары подключены .разноименныеконцы этих обмоток 13

Недостатком известного инвертора является низкий КПД из.-за значительных потерь мощности на базовых резисторах, вызванных протеканием по ним тока намагничивания насыщающегося трансформатора,входящего в цепь нели1 ейной обратной связи. Так как во

10 время намагничивания напряжение на обмотке насыщающегося трансформатора имеет величину равную падению напряжения на переходе коллектор-база насыщенного транзистора и составляет около 0,5-0,7 В, то количество витков обмоток трансформатора насыщения - незначительное и ток намагничивания имеет большую величину.Кроме того, время перемагничивания транс20форматора насыщения в разные полупериоды - неодинаковое, так как падения напряжения на переходах коллектор-база различных насыщенных тран3JOзисторов отличаются по величине. Это приводит к появлению дополнительной асимметрии в выходном напряжении, в результате чего возникает подмагничива.ние магнитопровода силового тран форматора, ведущее к увеличению тока намагничивания в один из полупериодо и перегрузке силовых трансформаторов Цель изобретения - повышение КПД инвертора и улучшение симметрии выходного напряжения. Поставленная цель достигается тем что в инверторе последовательно с ка дой обмоткой насыщающегося трзнс; форматора введен диод, анод которого подсоединен к точке соединения базовых резистора и диода, а точка соединения его катода и упомянутой обмотки подключена к одному из концов введенного резистора , второй конец которого подключен к точке соединения обратно включенного диода и базового резистора. На фиг,1 приведена принципиальная схема инвертора; на фиг.2 временные диаграммы, поясняющие его работу. Инвертор состоит из ключевых транзисторов 1- и выходного трансформатора 5, включенного в диагональ моста, образованного указанными тран зисторами, ко вторичной обмотке которого подключено сопротивление нагрузки 6. Импульсы управления транзисторами .снимаются со вторичных обмоток согласующих трансформаторов 7 и 8, входящих в оконечный каскад блока управления, и через последовательно соединенные базовые резисторы 9-12 и базовые диоды подаются на управляющие входы транзисторов инвертора. К коллекторам каждого транзистора подключены диоды 17-20, которые совместно с базовыми диодами 13-16, одной из обмоток насыщающихся трансформаторов 21 и 22 и дополнительными диодами 23-26 образуют цепи нелинейной обратной связи. Резисторы 27-30 ограничивают ток перемагничивания насыщающихся трансформаторов 21 и 22, которые выполнены на сердечнике в прямоугольной петлей гистерезиса и имеют по две одинаковые обмотки W и W , разноименными концами включенные между одноименными выводами базовых диодов и вспомогательных диодов обратной связи. Цепочка, состоящая из последовательн соединенных базового диода, дополни.. 4 тельного диода, вспомогательного диода обратной связи и обмотки насыщающегося трансформатора, шунтирует коллекторно-базовый переход транзистора. Импульсы управления, поступающие на транзисторы 1, 2 и входящие в разные стойки моста, находятся в противофазе. Формы импульсов базового тока транзисторов 1,2 и З, приведены на фиг.2О-г. Между импульсами, управления, поступающими со вторичных обмоток трансформаторов 7 и 8, имеется некоторый фазовай сдвиг ( фиг.2). Благодаря такому закону переключения транзисторов выходное напряжение инвертора имеет паузу на нуле (фиг.2ж. Изменяя с помощью системы управления величину фазового сдвига управляющих импульсов можно осуществить широт но-импульсное регулирование выходного напряу,(ения. Для уменьшения времени включения транзисторов базовые резисторы и базовые диоды зашунтированы обратно включенными запирающими диодами 31З, которые включаются при появлении на вторичной обмотке согласующего трансформатора запирающего напряжения. Так как процессы, происходящие при переключении транзисторов 1,2 и З, идентичны, для объяснения работы инвертора рассмотрим процесс переключения транзисторов 1-2. Предположим, что в момент времени -Ь( фиг.2а ) сердечник насыщающегося трансформатора 21 в .результате процессов, происходивших в предыдущем полупериоде, находится в состоянии отрицательного насыщения f- Bg ). ( где Bg - индукция насыщения материа ла сердечника). В момент Q на вторичной обмотке согласующего трансформатора 7 появляется управляющее напряжение с полярностью, которая для транзистора 1 является отпирающей. Транзистор 1 начинает отпирается и по истечении времени- ф, которое определяется частотными свойствами транзистора, переходит в состояние насыщения. С момента -fc-Q начинается перемагничивание сердечника насыщающегося трансформатора из состояния ( состояние ( +В. На интервале перемагничивания индуктивное сопротивление обмотки 1 для всех гармони к входного тока транзистора 1 велико и в цепи резистора 27 и диода 5 1 протекает ток намагничивания сер дечника, имеющий весьма малую велич ЭТО время диод 23 заперт, це ну. В нелинейной отрицательной обратной связи оказывается разомкнутой, ток базы транзистора 1 равен входному току-Звх - транзистор 1 поддерживается в режиме насыщения. При этом напряжение между эмиттером и коллектором транзистора равно ..2Э). Т(занзистор 2 в интервале 12 заперт отрицательным напрях ением обмотки управления трансформатора 7 и напряжение на его коллекторе примерно равно напряжению источника питания F. (,-Чиг.2е). Параметрынасыщающегося трансфор матора 21 ( 22)выбраны так, что врем его перемагничивания из состояния (-В в состояние (+Р)несколько .меньше длительности отпирающего импулься тока ( фиг.2а ); В момент времени -t/i-сердечник трансформатора насыщается, индуктивное сопротивление обмотки W-j резко уменьшается отпираются диоды 17 и 23 и начинает действовать цепь нелинейной отрицательной обратной связи. В результате ее действия ток базы транзистора уменьшается до величины (Лиг,2а}, а рабочая точка транзистора оказывается на границе области насыщения. Напряжение между эмиттером и коллектором при этом возрастает, до величины UgicH (фиг. 2) . В интервале времени t., - t благодаря действию - нелинейной отрицательной обратной связи величина тока базы транзистора автоматически поддерживается такой, что транзистор находится на гр нице активной области и области насыщения. В таком режиме схема находится до момента времени to,пока непроизо дет смена полярности управляющих на пряжений на вторичных обмотках тран форматора 7- Так как в результате действия обратной связи транзистор 1 к моменту t/, находится на границе области насыщения, то при появлении запирающего напряжения уменьшение е коллекторного тока начинается одновременно с увеличением тока коллект ра транзистора 2, на базе которого действует отпирающее напрях ение. Следовательно, в интервале коммутации транзисторы 1 и 2 находятся в активном режиме .2 д, ж . А6 После запирания транзистора сер дечник насыщающегося трансформатора перемагничивается из состояния C+Pg) в состояние ( действием пряжения, действующего на оЗмотке 2. В дальнейшем процессы в инверторе повторя ются. В момент намагничивания к обмотке трансформатора насыщения прикладывается разность напряжения на выходной обмотке согласующего трансформатора блока управления и падения напряжения на переходе коллекторэмиттер насыщенного транзистора. В результате количество витков обмоток трансформатора насыщения увеличивается и тем самым уменьшается ток намагничивания. Учитывая, что сердечники (в частности ферритовые) имеют петлю гистерезиса, отличную.от идеально поямоугольной, то для получения фиксированного (резкого насыщения трансформаторов рекомендуется создать ток .намагничивания в несколько раз превышающий ток, соответствующий началу горизонтального участка петли. Кроме того, если -выходное напряжение системы управления стабилизировано по амплитуде, время перемагничивания трансформаторов насыщения будет почти одинаковым, так как. разброс напряжений .ч переходах коллектор-эмиттер насыщенных транзисторов меньше сказывается на величине напряжения перемагничивания. Благодаря этому достигается симметрия выходного напряжения инвертора. Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить КПД устройства и устранить, несиммет рию выходного напряжения. Формула изобретения Инвертор по авт. св. № 74l398, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД инвертора и улучшения симметрии выходного напряжения , последовательно с каждой обмоткой насыщающегося трансформатора введен диод, анод которого подсоединен к точке соединения базовых резисторов и диода, а точка соединения его катода и упомянутой обмотки подключена к одному из концоввведен-.

7100139

ного зистора,второй конец которогоi Источники информации,

ПодкНЙчен к точке соединения обрат-гчзинятые во внимание при экспертизе

свидетельство

, кл. Н 02 М 7/537; 1978.