Инвертор Советский патент 1983 года по МПК H02M7/537 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано эо вторичных источниках питания, выполненных на высоковольтных транзисторах.

Известен мостовой инвертор, с6держаиий задгиощий генератор, форми-г рователь импульсов управления и силовые .транзисторы усилителя мощности СП.

Недостатками устройства являются плохие массогабаритные показатели И небольшой диапаэон рех лирования. Известен также инвертор, содержащий транзисторный мост, задающий генератбр с тра нсформат6рным выходом, одни . обмотки которого подключены к переходу база-эмиттер, ci другие к переходу коллектор-баз а каждого транзистора С2 J.

Отсутствие режима форсированного запирания перехода 3Nn TTep-6a3a в этом устройстве приводит к большой Длительности процесса запирания и сле овательно к необходимости снижения рабочей частоты инвертора. Формирование импульсов управления тран-; знсторов стойки моста от не- I точника приводит к появлению сквозных токов, значительно снижакнцих КПД устройства и надежность его,

Наиболее близким к предлагаемому j является инвертор, содержащий транзисторный мост, одна диагональ которого подключена к выходным выводам, а другая зашунтирована ёмкостньв делителем и подключена к входным , ву водам, узел управления, выходы которого пoдкjaючeны к входам двух освовных формирователей импульсов, выходные выводы которых попключ Ш

к управлйкицим входам транзисторов инвертора, два информационных трансформатора, первичные об 4отки которых схэедйнены последовательно И подключены к выходным выводам инвертора, а общая точка этих обмоток

соединена со средней точкой емкостного делителя, вторичные обмотки информационных трансформаторов через датчик состояний транзисторов подключены к вторым входам формирователей импульсов З.

Недостатками известного инвертора лвляются плохие массогабаритные показатели и малый диапаэон регулиро вАния вследствие которых отсутствует режим форсирбванного запирания транзисторов. Большое время рассасывания носителей из области базы при- водит к снижению рабочей частоты инвертора при изменяющейся нагрузке, т.е. к увеличению массы и габаритов инвертора. Так как на время рассдсыВсшия носителей из области базы транзистор является неуправляеьв 1м, то, следовательно, при регулировании

длительность этого процесса будет влиять на диапазон регулирования, ; -

Кроме этого, отсутствие форсированного запирания увеличивает зависимость формы выходного напряжения

5 от разброса транзисторов. Это объясняется тем, что при различном времени выключения транзисторов в диагоналях моста в выходном напряжении появляется нулевая пауза, длительность которой влияет и на диапазон регулирования и на МГП инвертора и изменяется при изменении нагрузки.

Цель из9бретения - расширение диапазона регулирования и снижение массогабарит ных показателей.

Поставленная цель достигается .тем, что в инверторе, содержащем транзисторный мост, одна диагональ которого подключена к выходным выводам, а другая зашунтирована емм костным делителем и подключена к входн лм выводам, узел управления, выходы которо го подключены к входам первого и второго формирователей импульсов, выходные выводы которых подключены к.управляющим входам транзисторов инвертора, два информёщионных трансформатора, первичные обмотки которых соединены последовательно и подключены к выходным выводам инвертора, а общая точка этих обмоток соединена со средней точкой емкостного делителя, вторичные обмотки информационных трансформаторов через датчики состояния транзисторов подключены к вторым входам формирователей импульсов, выходы уэла управления подключены it управля ицим входам транзисторов, выходные обмотки указанного первого формирователя иьщульсов через дополнительные выгСрямятели соединены с переходами база-эмиттер и база-коллектор транзисторов первой стойки моста, а выходные обмотки указанног го второго формирователя импульсов через вь1прямители соединены с переходами база-эмиттер и база-коллектор транзисторов второй стойки моста.

На фиг. 1 представлена принципиальная схемс предлагаемого инвертора; на фкг. 2 - временные диаграммы напряжений на элементах инвертора.

Инвертор содержит транзисторы 1-4 с выходным трансформатором 5, информационные трансформато %1 б и 7, датчики 8 и 9: состояния транзисторов. Формирователи 10 и 11 ИМПУЛЬСОВ с трансформаторами 12 и 13. ТрансфОрматор 12 имеет выходные обмотки 14-17, а трансформатор 13 -выходные обмотки 18-21, всге выходные обмотки формирователей импульсов соединены через выпрямители 22-29 с переходами база-коллектор н база- эмиттер

трэ;нэистрров 1-4, Узел 30 управлени выполнен также -с трансформатором, вторичные обмотки которого подключены к управля1ои1им П(ереходам транзисторов.

На фигг 2 представлены временные д№агра(ФС1 31 Напряжения на выходе узла 30 управлеяияг напряжения 32 н ннфсрмационном трансформаторе, напряжения 33 на выходе фор11«1рователя импульсов, напряжения 34 на переходе эмиттёр-баэа транэис ора 1 и напряжения 35 на переходе эмиттербаза транзистора 4, напряжения 36 на выходе, инвертора.

Инвертор работает следующим ,

ПрямоугС1льныв Импульсы с выxoдны обмоток узла управления поступаютв противогазе на тоанэистооы 1.2 и Э 4. Регулирование величины выходного напряжения осуществляется за изменения фг130&ого сдвига напрж юяА управлений транэистораьш одной стойки моста о тносителъно другой СТОЙКИ.

Рассьютройм сначала работу одной стойки моста. В момент под действие напряжения 31 открыт транзистор 1. По первичяой обмотке информационного транформатора & протекает ток и на обмоткак его.,форми1 уется напряжение 32. В момент вреалени t напряжение

.31 на.обмотке узла 30 управления меняет знак, однако из-за наличия

избыточных носителей в области базы транэист ф 1 е закроется до техпсфг пока не закончится процесс их рассасывания. Для обеспечения форсированного запирания в фсфмирователях импульсов 10 и постоянно осуществляется сравнение по фазе напряжения на входе транзистора и напряжейия иа переходе эмиттер-коллектор напряжений иа информационных трансформаторах б и 7 через датчики состояниятранзисторов 8 и 9. в промежутке времени когда напряжения 31 и 32 не совпадают по фазе, на о«йлотках 14-17 формнруютря напряжения 33, которые через зъафяымт&пл 22 f 23 и 25 прикладылаются к переходгм транзисторов 1 и 9 |1апржкеиие иа обмотке 15 1И:1бирается из условия предельных параметров транзистора. С квларное сопротивление цепи: база транзистора 1 выпрямитель 23, привед гниое сопротивление формирователя 10, змиттер траизистсрА 1 мало поэтому процесс рассасывания носителей из области базы проходит очень быстро. ние иа обмотке 14 через диод 22 выводит Переход коллектор-база транзистора в активную область, за счет чего происходит дополнительное ускорение процесса рассасывания Одновременно. Наводится напряжение 33. и на о{ «отках 16 и 17, однако, так как диод 24. закрыт, то ;йа переход база-коллектор транзистора 2 напря жение 33 не оказывает влияния, а

напряжение на чэбмотке 17 через выпрямитель 25приложено к переходу змиттёр-база транзистора 2 в запирйо- . щей полярности для устранения сквозг ного тока. Как только в мемиент времени t закончится процесс рассакд вания в транзисторе 1, он закроется, напряжение 32 на информационном трансформаторе 6 сменит знак и будет совпадать по фазе с напряжением 31.

На трансформаторе 12 будут отсут-;

ствовать импульсы, поэтому транз:истор

2 откроется под действием йапояже-

ния 31, а Транзистор 1 под действи ем этого же напряжения будет закрыт, ,

В момент времени t, произойдет бчередное переключение напряжения 31 на выходе узла 30 управления. Напрязке1 ние 31 и напряжение 32 на информат цнонном трансформаторе будут сдвинуты по фазе за счет процесса рассасывания носителей из области базы транзистора 2. Импульсы напряжения 33 на: обмотке 16 выводят переход б«з а-коллектор транзистора 2 в активную

область, напряжение ни обмотке 17 обеспечивает форсирование процесса

рассасывания, и напряжение на обмотке 15 обеспечивает задержку .на включение транзистора 1 до;;.полного запирания транзистора 2. Далее процесс

в стойке .инвертора полностью повторяется.

Втирая стойка работает аналогичным образом,

Для обеспечения регулирования : выходного напряжения 36 на выходном трансформаторе 5 инвертора в узле управления осуществляют сдвиг напряжений, поступакяцих на транзисторы

1 и 2 относительно напряжений., поступающих на транзисторы 3 и 4.

Таким образом соединение выходных обмоток узла управления с управляхнцими входами транзисторов, а I

ВЫХОДНЫХ.Обмоток формирователей импульсов через выпрямители с переходами эмиттер-база и коллектор--база позволяет формировать длительность , запирающих импульсов, автоматически

менякицуюся при изменений тока нагрузки что по принципу действия

идентично слежению за током коллектора, в то время как в стройстве прототипа обеспечивается только формирование задержки,на отпирание

транзистора для исключения сквозных токов. Обеспечение форсированного запирания транзисторов позволяет уменьшить время рассасывания на Iip-40% и тем самым позволяет повы;сить частоту работы инвертора при

изменяющейся нагрузке, что позволяет улучшить МГП трансформатора. При этом форсированное запирание уменьшает также и время переключения транзистора на 10-20%, уменьшая тем самым динамические потери в транзисторе. Обеспечение минимального времени рассасывания позволяет одновременно также расширить диапазон регулирования, в то время как в схеме прототипа принципиально во всех режимах в выходном напряжении форл1ируется нулевая нерегулируемая пауза. Использование режима слежения только за фазой выходного 1апряжения, а не за величиной, позволяет менять не только ток нагрузки, но

и величину напряжения источника питания в широком диапазоне.

Итак, сигнал с формирователей форсирующих импульсов поступает на каждый транзистор в двух случаях когда открыт один из транзисторов . в стойке, поэтому для исключения сквозного тока необходимо поддерживать другой транзистор закрытым, и когда необходимо осуществлять форсированное запирание ранее открытого транзистора. Во втором случае форсирующие импульсы подаются не только на переход ,эмиттер-база, а поступают также и на переход база-коллектор транзистора, который надо закрыть. п п

ИНВЕРТОР, содержащий транзисторный мост, одна диагональ которого подключена к выходным выводам, Д другая зашунтирована емкостным . делителем и подключена к входным выводам, узел управления, выходы которого подключены к входам первого и второго форкшрователей импульсов, выходные выводы которых подключены к управляющим входам транзисторов инвертора, два информационных трансформатора, первичные обмотки которых соединены последрват.ельно и подклю чены к выходным выводам инвертора, а общая точка этих обмоток соединена со средней точкой емкостного делителя;, вторичные обмотки информационных трансформаторов через датчики состояния транзисторов подключены к вторым входам формирователей импульсов, о тли ч а ю щ и и с я i тем, что, с целью расширения диапазона регулирования и снижения массо(Л габаритных показателей, выходы узла управления подключены- к управляющим входам транзисторов, выходные обмотки nef)Boro формирователя импульсов через дополнительные выпрямители соег динены с переходами база-эмиттер- и база-коллектор транзисторов первой стойки моста, а выходные обмотки второго формирователя импульсов через дополнительные выпрямители.соеел динены с переходами база-эмиттер и база-коллектор.транзисторов второй 4 стойки моста.

р

fa

С

/5

rn

ff

1-L

Фиъ,1