Транзисторный инвертор Советский патент 1984 года по МПК H02M7/537 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано во вторичных источниках питания.

Известны транзисторные инверторы, имеющие маломощный задающий генератор и выходной силовой каскад В качестве задающего генератора используется генератор с трансформаторной обратной связью ij .

Недостатком этого устройства является наличие сквозных токов через транзисторы стоек моста при выполнении силового каскада по мостовой или полумостовой схеме или увеличение коллекторного тока транзисторов при выполнении силового каскада по двухтактной схеме с выводом средне точки трансформатора. Други недостатком таких устройств является несимметрия выходного напряжения

Известен инвертор, имеющий коммутирующий трансформатор и силовой выходной каскад, а также цепи для форсированного запирания транзисторов при снижении управляющего напряжения 2 .

Указанное устройство не может быть использовано в качестве регулируемого преобразователя, а также при значительных изменениях входног напряжения. Устройство основано на принципе самовозбуждения, йоэтому частота автоколебаний и напряжение в цепях управления силовыми транзисторами пропорциональны питающему напряжению.

Наиболее, близким по технической сущности к предлагаемому является транзисторный инвертор, содержащий задаю1чий генератор с выходным трансформатором и обмотками обратной связи, усилитель мощности, модулирующий ключ, выполненный на регулирующем и управляющем транзисторах з

Недостатком устройства является сложность системы управления, которая заключается в применении дополнительного предварительного усилителя, согласующего трансформатора и системы симметрирования импульсов. Несимметрия импульсов управления вызвана разбросом параметров транзисторов предварительного усилителя Сложность схемы вызвана необходимостью создания гарантированной паузы на нуле в импульсах управления с целью искл1Ьчения сквозных токов в стойках выходного силового каскада.

Цель изобретения - упрощение преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в транзисторный инвертор, содержащий задающий генератор с выходным трансформатором и обмоткам обратной связи, усилитель мощности.

модулирующий ключ, выполненный на регулирующем и управляющем транзисторах, введен стабилизатор тока, выходом подключенный к базе регулирующего транзистора, который силовым 5 переходом последовательно с введенным датчиком тока соединен последовательно с задающим генератором по цепи питания.

Кроме того, одна из обмоток выход0 ного трансформатора задающего генератора через по .крайней мере один введенный диод подключена к силовой цепи управляющего транзистора, а цепь из силового перехода регулирующего

5 транзистора и датчика тока зашунтирована вторым введенньи диодом.

На чертеже изображена схема транзисторного инвертора.

Инвертор содержит задающий генеQ ратор 1, вход которого соединен с эми-ттером регулирующего транзисто- ра 2, с базой которого соединэн кол лектор управляющего транзистора 3 и i, выход стабилизатора тока, состоящего из транзистора 4, резистивного датчика 5 тока, диода б и резисторов 7 и 8. Резистивный датчик 5 включен между коллектором регулирующего транзистора 2 и электродом диода 6, другой электрод которого соединен через

резистор 7 с-минусовой клеммой источника питания. Эмиттер транзистора 4 подключен через резистор 8 к точке соединения датчика 5 тока и коллектора регулирующего транзистора 2,

5 база транзистора 4 подключена к точке соединения резистора 7 и диода 6, а его коллектор - к базе транзистора 2. Точка соединения диода б и датчика 5 подключена к. полржительному

0 входному выводу источника питания.

Эмиттер управляющего транзистора и другой вход задающего генератора соединены с отрицательным входным

5 выводом источника питания. Цепь из силового перехода транзистора 2 и датчика 5 зашунтирована вторым диодом 9, а между эмиттером транзистора 2 и коллектором транзистора 3 включена цепочка из первого диода 10 и резистора 11. Кроме того, инвертор содержит усилитель мощности, выполненный, например, по полумостовой схеме. Управляющие переходы силовых транзисторов 12 и 13 через

5 токоограничивающие резисторы 14 и 15 подключены к двум выходным обмоткам 16 и 17 трансформатора задающего - генератора 1. Кроме того, между базой и эмиттером каждого силового

0 транзистора установлены цепи для форсированного запирания транзисторов при снижении напряжения управления. Цепь форсированного запирания транзистора 12 состоит из накопитель5 него конденсатора 18, шунтирующего эмиттер-базовый переход транзистора 12 через дополнительный транзистор 1 Дополнительная обмотка 20 трансформатора генератора 1 подключена к конденсатору 18 одним выводом через диод 21, а другим выводом через диод 22 и балластный резистор 23. Базовый резистор 14 транзистора 19 подключен между общей точкой соединения второго вывода обмотки 20 и базы транзистора 19 и эмиттером тра зистора 12. Цепь форсированного за;пирани.я транзистора 13 построена iаналогично и содержит накопительный конденсатор 25, дополнительный тран зистор 26, диоды 27 и 28, балластны резистор 29, базовый резистор 30 и дополнительную обмотку 31 трансформатора генератора 1. . Инвертор работает следующим обра зом. При подаче напряжения на каскад управления регулирующий транзистор 2 насыщается током коллектора транзистора 4 и задающий генератор запускается. На его обмотках появляет -ся напряжение, равное амплитудному значению, и соответствующий транзис тор выходного силового каскада, например 12, открывается. Одновременн заряжается накопительный конденсатор 18. С течением времени возраста ет ток намагничивания трансформатора генератора 1. При достижении ука занным током определенной величины падение напряжения на резистивном датчике 5 становится близким к величине опорного напряжения на диоде 6, С этого момента дальнейший рост тока, потребляемого генерато-. ром 1, прекращается, а напряжение на его обмотках начинает спадать.по кривой, близкой к экспоненте. При этом уменьшается потенциал на базе форсирующего транзистора 19, опреде ляемый напряжением на обмотке 20, и как только он станет меньше потен циала эмиттера, определяемого напря жением на конденсаторе 18, транзистор 19 открывается и силовой транзистор 12 запирается энергией конденсатора 18. При этом транзистор 1 силового каскада остается закрытым, поскольку не произошло смены полярности управляющего напряжения. Даль нейшее изменение напряжения на зада ющем генераторе вызываемое дальней шим ростом тока намагничивания его трансформатора, цриводит к выходу из насыщения открытого транзистора генерат ора 1 и, соответственно, к регенерати вному процессу изменения полярности напряжения на обмотках трансформатора. Затем цикл повторяе ся. При подключении напряжения к выходному каскаду инвертора сквозные токи через, стойки отсутствуют, поскольку существует интервал времени между моментом начала запирания отключаемого транзистора и подачей отпирающего напряжения на управляющий переход другого транзистора, определяемый фронтом спадания напряжения на обмотках трансформатора генератора 1. Импульсы управления симметричны, поскольку начало процесса переключения как одного, так и другого ключа инвертора задается одной и той же установкой и величиной тока намагничивания -трансформатора. Для получения регулируемого или стабилизированного выходного напряжения производится срыв генерации путем открывания управляющего транзистора 3. При этом запирается регулирующий транзистор 2, энергия, запасенная в трансформаторе генератора, гасится через цепь управляющий транзистор 3 - первый диод 10 - резистор 11, что исключает ложное открывание транзистора силового каскада закрытого плеча. Таким способом можно регулировать ширину пачек импульсов выходного напряжения. Диод 9 необходим для протекания обратного тока после смены полярности напряжения на обмотках трансформатора задающего генератора при закрытом управляющем транзисторе 3. Резистор 8 необходим для ограничения тока через транзисторы 3 и 4. Устройство может работать и при отсутствии цепей для форсированного запирания транзисторов. В этом случае необходимо-таким образом задавать задний фронт импульсов управления, чтобы перед сменой полярности управляющего напряжения отключаемый транзистор силового каскада выходил на границу насыщения. Это возможно при работе на постоянную нагрузку. Устройство позволяет упростить, а следовательно, удешевить и повысить надежность изделия, поскольку исключаются предварительныйусилитель, согласующий трансформатор и дополнительная система симметрирования импульсов. Наряду с уменьшением количества элементов, надежность увеличивается также за счет ограничения тока в транзисторах задающего генератора на четко фиксированном уровне. Это исключает несимметрирование импульсов npi| изменении температуры из-за измёнения параметров схемы, поскольку ширина импульсов в оба полупериода задается одной и той же уставкой, и позволяет выбрать базовые резисторы транзисторов задающего генератора из условия обеспечения надежного запусJ1066008

ка генератора, поскольку их величи-сквозные токи в стойках силового

на не определяет амплитуду коллек-каскада, сохраняется симметрия имторного тока.пульсов управления, несколько улучВ устройстве сохраняются все до-шаются энергетические и массогабаритстоинства прототипа: отсутствуютные показатели.

1.ТРАНЗИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР, содержащий задающий генератор с выходным трансформатором и обмотками обратной связи, усилитель мощности, модулирующий ключ, выполненный на регулирующем и управляющем транзисторах, отличающийся тем, что, с целью упрощения, в него введен стабилизатор тока, выходом подключенный к базе регулирующего транзистора, который силовым переходом последовательно с введенным датчиком тока соединен последовательно с задающим генератором по цепи питания. 2. Инвертор по п. 1, отличающий с я тем, что одна из обмоток выходного трансформатора задакхцего генератора через по крайней мере один введенный диод подключена (Л к силовой цепи управляющего транзистора, а цепь из силового перехода регулирующего транзистора и датчика тока зашунтирована вторым введенным диодом. а а эо