Мостовой транзисторный инвертор Советский патент 1983 года по МПК H02M7/537 

Изобретение относится к электро технике, в частности к электроприводам постоянного тока, и может бьп использовано во вторичных источника питания. Известны преобразователи постоян ного тока, выполненные по мостовой схеме на транзисторах, шунтированны обратными диодами, которые применяю ся в качестве усилителей мощности в электроприводах постоянного тока TI Недостатком таких преобразователей является отсутствие защиты от сквозных токов. Известны также реверсивные преобразователи, в.которых с целью защиты транзисторов моста от сквозных токов, в выходные каскады схемы управления введены цепи фиксированных временных задержек 2. Недостатком данного устройства является то, что введение временных задержек в схему управления н.е позволяет осуществить полную защиту преобразователя от сквозных токов. Наиболее близким к предлагаемому является мостовой транзисторный инвертор, каждое плечо которого выпол нено в виде силового ключа шунтированного обратным диодом, содержащий блок управления, соединенный с .управляющими входами силовых ключей Г Недостаток указанного устройства заключается в повышенных динамических потерях при переключениях силовых ключей. Цель изобретения - повышение КПД инвертора путем исключения сквозных рков. . Поставленная цель достигается тем, что в мостовом транзисторном инверторе, каждое плечо которого выполнено в виде силового транзисто ного ключа, шунтированного обратным диодами, содержащем блок управления соединенный с управляющими входами силовых ключей, в каждое плечо моста введен диод, включенный последовательно с силовым ключом, и дополнительный транзистор, шунтирующий входную цепь силового ключа, причем база дополнительного транзистора р-п-р типа проводимости верхнего плеча, подключенного К положительно му входному выводу, соединена через резистор с катодом введенного диода включенного последовательно с силовым ключом нижнего плеча, а анод введенного диода подключен к выходному выводу инвертора, база дополни тельного транзистора п-р-п типа проводимости.нижнего плеча соединен через резистор с анодом введенного диода верхнего плеча., подключенного катодом к вьтходному выводу инвертор На чертеже приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого инвертора. Устройство содержит силовые транзисторные ключи 1-4 и дополнительные транзисторы 5-8, обратные диоды 912, шунтирующие силовые транзисторные ключи 1-4, блоки 13-16 управления, соединенные с управляющим входами указанных силовых ключей, в каждое плечо моста введены диоды 17-20, включенные последовательно с силовыми транзисторными ключами 1-4, базы дополнительных транзисторов 5 и 7 р-п-р типа проводимости через резисторы 21 и 22 соединены с катодами введенных диодов 18 и 20, а базы дополнительных транзисторов 6 и 8 п-р-п типа проводимости нижних плеч через резисторы 23 и 24 соответственно соединены с анодами введенных диодов 17 и 19 верхних плеч. Управление силовыми транзисторными ключами 1-4 может осуществляться как по симметричному, так и несимметричному законам коммутации. -Инвертор работает следующим образом. , При несимметричном законе коммутации в исходном состоянии (когда отсутствует сигнал управления) силовые транзисторные ключи 1 и 3 открыты, а 2 и 4 закрыты. От источника питания через открытые силовые транзисторные ключи Г и 3 и- резисторы 23 и 24 по эмиттер-базовым переходам дополнительных транзисторов 6 и 8 протекает ток, при зтом дополнительные транзисторы 6 и 8 работают как диоды и шунтируют входные цепи силовызс транзисторных ключей 2 и 4, и. следовательно, выходные цепи блоков 14 и 16 управления. При определенной полярности сигнала управления переключаются в противофазе под действием модулированных импульсов напряжения силовые транзисторные ключи 1 и 2, при этом силовой транзисторный ключ 3 постоянно открыт, а 4 - закрыт. С приходом сигнала управления положительной полярности силовой транзисторный ключ 2 открывается и ток нагрузки протекает по цепи: положительный входной вывод, открытый силовой транзисторный ключ 3, введенный диод 19, нагрузка, введенный диод 18, силовой транзисторный ключ 2, отрицательный входной вывод. При этом база и коллектор дополнительного транзистора 5 р-п-р типа проводимости через резистор 21 и введенный диод 18 соответственно и открытый силовой транзисторный ключ.2 соединяются с отрицательным входным выводом инвертора. Дополнительный транзистор 5 работает как

диод и шунтирует входную цепь сило вого транзисторного ключа 1 и, следовательно, выход блока 13 управления. База дополнительного транзистора 8п-р-п типа проводимости подключена через резистор 24 и открытый транзистор 3 к положительному входному вьшоду инвертора, следовательн указанный дополнительный транзистор 8 открыт и шунтирует йходную цепь силового, транзисторного ключа 4, запрещая его включение во время открытого состояния силового транзисторного ключа 3.

По окончании действия положительного сигнала управления на базе силового транзисторного ключа 2 и одновременном появлении сигнала на выходе блока 13 -управления включение силового транзисторного ключа 1 не произойдет, так как на этапе рассасывания заряда носителей в базе закрывающегося транзисторного ключа 2 и на этапе его запирания дополнительный транзистор 5 остается в открытом состоянии и, шунтируя входную цепь силового транзисторного ключа 1, запрещает прохождение сигнала управления на е.го включение. Поэтому пока протекает ток через силовой транзисторный ключ 2, включение силового транзисторного ключа 1 по цепи управления не происходит,После запирания силового транзисторного 2 дополнительный транзистор 5 закрывается и разрушает включение силового транзисторного клю.ча 1. При этом ток через нагрузку протекает в том же направлении под действием ЭДС самоиндукции по цепи: нагрузка,- обратный диод 9, открытый силовой транзисторный ключ 3, внеденный диод 19, нагрузка.

По окончании действия сигнала управления силовой транзисторный ключ 1 начинает закрываться и до полного его закрйвания база дополнительного транзистора 6 соединена через резйстор 23 с положительным входным выводом инвертора, при этом дополнительный транзистор 6 открыт и шунти-i рует входную цепь силового транзисторного ключа 2, запрещая его включение. После закрывания силового транзисторного ключа 1, закрывается дополнительный транзистор б и разрешает прохождение сигнала управления на включение силового транзисторного ключа 2. В дальнейшем процессы пов0торяются.

Когда переключаются в. противофазе силовые транзисторные ключи 3 и 4, а силовой транзисторный ключ 1 постоянно открыт,аналогичным образом работают дополнительные транзисторы 7 и 8, запрещая одновременное включение силовых транзисторных ключей

3и 4.

При симметричном законе коммутации силовые транзисторные ключи 1,

4и 2, 3 переключаются попарно и в противофазе. При этом лока протекает ток через силовые транзисторные ключи, например, 1 и 4 одной диагонали моста инвертора открыты дополнительные транзисторы 6 и 7 и запрещают включение силовых транзисторных ключей 2 и 3.другой диагонали моста. При этом дополнительные транзисторы

5и 8 не оказывают влияния на работу инвертора,, .так как их базы отключены от соответствующих входных выводов инвертора введенными диодами

18 и 19,и наоборот, дополнительные транзисторы 5 и 8 запрещают включе.ние силовьк транзисторных ключей 1 и 4, пока не закроются силовые транзисторные ключи 2 и 3.

Таким образом, предлагаемое устройство независимо от закона коммута ции транзисторов, при протекании тока через один транзистор стойки моста невозможно включение другого транзистора этой же стойки, устраняя возможность сквозных токов, что позволяе повысить быстродействие привода и улучшить- его энергетические показатели.

МОСТОВОЙ ТРАНЗИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР, каждое плечо которого выподйнено в виде силового транзисторного ключа, шунтированного обратными диодами, содержащий блок управления, соединенный с управляющими входами силовых ключей, отличающийс я тем, что, с целью повышения КПД путем исключения сквозных токов, в .каждое плечо моста введен диод, включенный последовательно с силовым ключом, и дополнительный транзистор, шунтирующий входную цепь силового ключа, причем база дополнительного транзистора р-п-р типа проводимости верхнего плеча, подключенного к положительному входному выводу, соединена через резистор с катодом введенного диода, включенного последовательно с силовым ключом нижнего i плеча, а анод введенного диода подключен к выходному вьШоду инвертора, О) база дополнительного транзистора п-р-п типа проводимости нижнего плеча соединена через резистор с анодом введенного диода верхнего плеча, подключенного катодом к выходному выводу инвертора. ел да vi СП