Мостовой инвертор Советский патент 1983 года по МПК H02M7/537 

Н-б

- О

О1

а

4

О

сл

1 1 Изобретение относится к электро технике и может быть использовано в системах электропитания устройст автоматики и радиоэлектроники для преобразования постоянного напряже ния .повышенной величины в переменн напряжение заданного уровня посред ством инверторов. Известны инверторы, содержащие последовательно соединенные транзи торы и конденсаторы, подключающие нагрузку к точкам соединения транзисторов tl Недостаток данного инвертора сос тоит в повышенных напряжениях на транзисторах и конденсаторах при заданном коэффициенте понижения напряжения (отношении входного напря жения к выходному при бестрансформаторном выходе), что снижает надеж ность и КПД. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является мостовой инвертор, содержащий несколько мостовых инверторных ячеек, соединенных по входу последовательно, и конденсаторы, и1унтирующие вхО каждой ячейки, причем выходы каждой ячейки подключены к отдельной первичной обмотке выходного трансформатора С2 . Однако наличие многообмоточного выходного трансформатора увеличивает габариты и массу инвертора. Цель изобретения - улучшение мас согабаритных показателей. Эта цель достигается тем, что в мостовом инверторе, содержащем N мостовых инверторных ячеек, соеди ненных по входу последовательно, и 1 конденсаторы,выходные выводы первой ячейки соединены с выходными вывода ми инвертора, а каждый выходной вывод остальных N-1 ячеек соединен через конденсатор с соответствующим выходным выводом первой или смежной ячейки. На фиг. 1 показана схема инвертора с двумя ячейками; на фиг.2 временные диаграммы напряжений; на фиг. 3 и 4 - варианты выполнения инвертора с тремя ячейками. Инвертор (фиг.1) содержит первую мостовую инверторную ячейку, выполненную на управляемых полупроводниковых ключах 1-4, например транзисторах, шунтированных встреч но включенными диодами 5-8. Выходные выводы этой ячейки соединены с выходными выводами инвертора,например, через трансфоЕ 1атор 9. Вто рая мостовая инверторная ячейка об разована ключами (транзисторами) 10-13 и соединена по входу последовательно с первой ячейкой между питaющи и выводами инвертора. Выходные выводы второй ячейки через конденсаторы 14 и 15 соединены с соответствующими выходными выводами первой ячейки. Инвертор работает следующим образом. Управление ключами 10-13 производится попеременно со сдвигом на 180 и синхронно с ключами 1-4.Для упрощения рассмотрим работу инвертора в установиви1емся режиме, когда конденсаторы 14 и 15 .заряжены. На фиг.2 приведены эпюры напряжений на выходе первой ячейки и&и конденсаторах U . -U . Пусть под действием управляющих импульсов в момент времени t to открываются транзисторы 1,4,10 и 13 и. закрываются транзисторы 2,3,11 и 12. При этом через обмотку трансформатора протекают два тока в одном направлении. Один ток протекает по цепи заряда конденсатора 14 (положительная шина питания, транзистор 10, конденсатор 14, трансформатор 9, транзистор 4, отрицательная шина питания), другой ток - по цепи разряда конденсатора 15 (через, транзисторы 13 и 1 и трансформатор 9). В этом интервале времени плюс напряжения прикладывается к точке соединения транзисторов 1 и 2. В момент времени t t под действием управляющих импульсов происходит переключение транзисторов. Транзисторы 1,4, 10 и 13 закрываются, а транзисторы 2,3,11 и 12 открываются. При этом происходит заряд конденсатора 15 (положительная шина питания, транзис.тор 12, конденсатор 15, трансформатор 9, транзистор 2, отрицательная шина питания) и разряд конденсатора 14 (транзисторы 11,3 и трансформатор 9). Теперь плюс напряжения прикладывается к точке соединения транзисторов 3 и 4, т.е. полярность напряжения, приложенного к первичной обмотке трансформатора 9, меняется на обратную. В момент времени t tj под действием управляющих импульсов вновь происходит переключение транзисторов. Транзисторы 1,4,10 и 13 открываются, а транзисторы 2,3,11 и 12 переходят в состояние отсечки тока. В Дальнейшем процесс повторяется и к первичной обмотке трансформатора прикладывается переменное напряжение, близкое к прямоугольной форме с амплитудой, давкой половине напряжения питания. К каждому конденсатору и транзистору также приложено напряжение, равное половине напряжения питания. В вариантах с тремя ячейками (фиг.З и 4) дополнительная мостовая инверторная ячейка выполнена на управляемых ключах 16-19 и соединена по входу последовательно с остальными ячейками. Выходные выводы этой

ячейки соединены через конденсаторы 20 и 21 с выходными выводами первой ячейки (фиг.З) или с выходными выводами второй ячейки Гфиг.4).Соединенное таким образом число ячеек может быть любым и определяется заданным коэффициентом понижения напряжения, т.е. отношение входного напряжения инвертора к напряжению на выходе первой ячейки, и допустимым напряжением на элементах. На фиг. 3 и 4 показаны величины токов и напряжений на всех элементах схемы в оба полупериода (заштрихованы открытые в данный полупериод транзисторы) . Откуда следует, что коэффициент йонижения напряжения инвертора равен числу мостовых ячеек, а напряжения на транзисторах схем по фиг. 3 и 4 и на конденсаторах схемы по фиг.3 снижены в N раз пэ отношению к напряжению питания инвертора. В интервале по фиг.3 напряжения на конденсаторах каждой последующей ячейки больше, чем предыдущей, но

токи конденсаторов всех ячеек одинаковы.

Предложенный инвертор при заданном коэффициенте понижения напряжения (бестрансформаторном выходе) позволяет снизить напряжения на силовых элементах и.тем самым повысить надежность и КПД. I

По отношению к известному устройству Предложенный инвертор позволяет либо исключить выходной трансформатор.полностью, в случае допустимой гальванической связи ьхода и выхода и необходшмости понизить в заданное число раз выходное напряжение по отношению к входному, либо выполнить выходной трансформатор двухобмоточным, в случае, когда укаэанные условия отсутствуют. Ив том и в другом случаях габариты и масса инвертора уменьшаются, а равномерность деления напряжения по элементам схемы сохраняется.

МОСТОВОЙ ИНВЕРТОР, содержащий N мостовых инверторных ячеек, соединенных по входу последовательно, и конденсаторы, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей, выходные ВЫВОФ1 первой ячейки соединены с выходными выводами инвертора, каждый выходной вывод остальных N-1 ячеек соединен через конденсатор с соответствующим выходным выводом первой или смежной ячейки.

%

о

«it