Двухтактный транзисторный инвертор Советский патент 1984 года по МПК H02M7/537 

со со со Изобретение относится к электротехнике и предназначено дпя использования во вторичных источниках электропитания, в частности, а стабилизаторах напряжения с бестраясфо маторным входом. : Известны преобразователи постоян но;го напряжения, содержащие связанНИИ с внешней цепью трансформатор, силовые транзисторы с блокировкой включения и схему управления этике транзисторами. Блокировка транзисто ров в этих схемах осуществляется вспомогательнЁ1ми транзисторами, вкл ченными последовательно с эмиттерио бааовыкш переходами соответствую11(их силовых транзисторов-ClJ и С2J. Однако данные cxeNbi невозкюжно применить в двухтаистных полумосто/вых и мостовых схемах, испрльзуемис при повьшенных напряжениях питания, например, выпрямленное напряжение сети 220 В, 50 Гц. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является двухтактный транзисторный инвертор, содержащий выходной трансформатор, имеющий управляющие и выходную обмотку, подсоединенную через выпрями тель и LC-фильтр к выходным зажимам блок управления, трансформатор которого связан с входами силовых тра зисторов, вспомогательные транзнсто ры и .диоды 13, Недостатками известного йнвер гора являются невысокий КПД, нвдостаточено высокая надежность при гоэвыг шен;ных напряжениях питашцей ймвертор сети и громоздкость сх&иа управ ления. Это объясняется тем, что баз эмиттерный переход силовых транзисторов подключен непосредстИенмо к обмотке трансформатора внешнего воз буждения, вследствие чего 1фотека ет ток одновременно через два транзистора, шунтирующих питающую сеть, вс вспомогательный транзистор,щуятнр щий база-эмиттерный переход силового тра|1зистора, не является короткой шунтирующей цепью в моменты времени переключения силовых транзисторов,. Кроме того, мощность управления вымй транзисторами достаточно высока, даже при наличии вспомогательного транзистора. Целью изобретения является повьвю ние КПД и надежности при повЕлнеиных напряжениях питания. Поставленная цель достигается тем что в двухтактном транзисторном инверторе, содержащем выходной трансФорматор, имеющий управляюйдае обмотки и выходную обмотку, подсоединенную через выпрямитель и LC-фильтр к выходным зажимам, блок управления, трансформатор которого связан с входами силовых транзисторов, вспомогательные транзисторы и диоды, силовая цепь вспомогательного транзистора включена последовательно с диодом и управляющей обмоткой и подключена к входу соответствующего силового транзистора, а управляющая цепь вспомогательного транзистора подключена к обмотке трансформатора блока управления, а цепь состоящая из диода и управляющей обмотки, связанная с входом силового транзистора, зашунтирована последовательной цепью из введенных пускового узла и дополнительной обмотки трансформатора блока управления. Пусковой узел выполнен в виде цепи, содержащей конденсатор, диод и резистор, причем конденсатор соединен с анодом диода, катод - с коллектором вспомогательного транзистора, а диод згинунтирован резистором. На фиг, 1 представлена схема двухтактного транзисторного инвертогра; на фиг. 2 - диаграммы напряжений и токов, .действующих в схеме; на фиг. 3 - схма пускового узла. Инвертор (фиг. 1) содержит силовые транзисторы 1 и 2, соединенные последовательно и подключенные к питающей сети, базы транзисторов 1 и 2 связаны с змиттерами соответствующих вспомогательных транзисторов З и 4. Каллектсф транзистора 3 сое{динен с пусковым узлом 5, трансформатор 6 внешнего возбуждения имеет обмотки 7 и 8 управления, связанные с база-змиттерными переходами транзисторов 3 и 4. Пусковой узел 5 соединен с одним концом дополнительной обмотки 9 трансформатора 6, другой конец зтой обмотки соединен с общей точкой транзисторов 1 и 2. Пусковой узел 5 и дополнительная обмотка 9 трансформатора внешнего возбуждения образуют схему запуска. Диоды 10 н 11 катодами соединены с соответствуюциАШ коллекторами транзисторов 3, 4, а анодами - с одними концами соответствующих управляющих обмоток 12 и 13 выходного трансформатора 14, первичная обмотка 15 трансформатора 14 одним концом соединена с другим концом обмотки 12 и общей точкой транзисторов 1, 2; другой конец обмотки 15 соединен со средней точкой питания инвертора, образованной конденсаторами 16, другой конец обмотки 13 соединен с эмиттером транзистора 2. Пусковой узел 5 (фиг. 3) содержит конденсатор 17, последовательно соединенный с диодом 18, который зашунтирован резистором 19. Конденсатор 17 соединен с анодом диода 18, а катод его - с коллектором вспомогательного транзистора 3. Выходной трансформатор 14 содержит выходную обмотку 20, которая подключена к н вгрузке 21, включающей выпрямитель и индуктивно-емк остный фил ь тр. Устройство работает следую1цим образом. Пусть в момент включения t (фиг 1 и 2) на баэа-эмиттерном переходе вспомогательного транзистора 3 действует напряжение обмотки 7 трансформатора б внешнего возбуждения, В этот момент времени вспомогательный 3 и силовой 1 транзисторы закрыты, транзистор 4 открыт, но силовой транзистор 2 закрыт, поскольку ток через транзисторн 4 не течет, так как нет положительного напряжения на коллекторном выводе управляющей обмотки 13 трансформатора 14 из-за отсутствия тока в первичной обмотке 15 трансформатора 14, В момент времени t, происходит переплюсовка напряжений в обмотках трансформатора 6 таким образом, что положительное напряжение попадает на базу вспомогательного транзистора 3 и через пупусковой узел 5 на коллектор транзистора 3, в результате чего силов Л транзистор отпирается базовым током 1Г. и через первичную обмотку 15 силового трансформатора 14 протекает ток, который наводит ЭДС во всех обмотках силового трансфсчрматора 14 При этом в управляющей обмотке 12 индуктируется ЭДС, полярность которой поддерживает коллекторный ток вспомогательного транзистора 3 и, следовательно, продолжает течь базо вый и коллекторный токи в силовом транзисторе 1, при этом напряжение в обмотке 15 таково, что транзисто:ры 4 и 2 заперты, В момент времени t . окончания импульса напряжения в |Обмоткб 7 трансформатора б транзис.тор 3 запирается, а транзистор 4 отпирается. После этого момента ток через силовой транзистор 1 продолжает течь вследствие накопленных неосновных носителей в базовой и коллекторной областях так, что напряже-ние первичной обмотки 15 силового трансформатора 14 не меняет полярнос поэтому силовой транзистор 2 заперт В момент t j процесс рассасывания носителей в базовой области транзистора 1 заканчивается, а в момент t заканчивается рассасывание носите лей в коллекто| ной области, С этого момента транзистор находится в актив ной области, и происходит уменьшение коллекторного тока. Под действием ЭДС самоиндукции цепи нагрузки 21 происходит быстрое изменение полярно ти напряжений в обмотках силового трансформатора 14, в результате чего на коллекторе транзистора 4 появляется положительное напряжение и силовой транзистор 2 отпирается, начинает течь через него коллекторный ток, который сохраняет полярность напряжения в обмотках силового трансФорматора, В течение времени , которое меньше времени выключения транзистора, находящегося в гмтивной области, имеет место одновременное протекание токов через транзисторы l и 2, Появление коллекторного тока через транзистор 2 вызывает резкое уменьшение коллекторного тока через транзистор 1, так как он уже находнтся в активной области, в момент t., коллекторный ток транзистора 1 равен нулю, а коллекторный ток через транзистор 2 равен току, соответствующему нагрузке, В момент времени t{; меняется полярность напряжения в обмотках трансформатора 6 внешнего возбуждения, транзистор 4 заперт, а транзистор 3 отперт, однако через силовой транзистор 2 продолжает течь коллекторный ток, вследствие чего полярность напряжения в обмотках силового трансформатора не меняется и транзистор 1 продолжает оставаться запертым, В момент t г транзистор 2 входит в активную область, транзистор 1 отпирается и далее процесс повторяется. Пусковой узел (фиг, 3) может, например, содержать последовательно соединенную цепь - конденсатор 17 и диод 18, зашунтированный высокоомным резистором 19, Величина конденсатора и резистора может быть выбрана иэ условий, при которых время заряда его составляет 0,1-0,15 периода коммутации транзисторов, а время разряда должно составлять единицы секунд, чтобы без ощутимых неудобств для оператора осуществить повторный пуск и одновременно обеспечить условия, при которыхвлияние пускового узла на режим нормальной работы инвертора приближается к нулю, ,. Таким образом, использование пу- пускового узла в сочетании с вспомогательными транзисторами позволяет обеспечить естественный режим переключения силовых транзисторов в инверторе, В результате время протекания сквозных токов приближается к нулю, что повышает КПД и надежность инвертора, при этом мощность трансФорматора внешнего возбуждения существенно уменьшается, что уменьшает габаритно-массовые показатели инвертора. Такой режим работы силовых транзисторов, кроме того, представляет возможность осуществления стабилизации выходного напряжения с помощью разнополярных несимметричных прямоугольных импульсов управления.

-t-Kt-HX-f

Sr

гКТ

j 522li

ДВУХТАКТНЫЙ ТРАНЗИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР, содержащий выходнбй транс форматор, имеккций управляющие обмот к выходную обмотку, подсоединенную через выпрямитель и LC-фнльтр к выхрдным зажимам, блок управления, трансформатор которого связан с входами силовых транзисторов, вспомогательные транзисторы и диоды, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и надежности при повышенных напряжениях питания, силовая цепь вспомогательного транзистора включена последовательно с диодом и управляющей обмоткой и подключена к входу соответствую1вего силового транэистора, а управляющая цепь вспомогательного транзистора подключена к обмотке трансформатора блока управления, при этом цепь, состоящая из диода и управляющей обмотки, связанная с входом силового транзистора, зашун тирована последовательной цепью из введенных пускового узла и дополнительной обмотки трансформатора блока управления,