Понижающий бестрансформаторный инвертор Советский патент 1984 года по МПК H02M7/537 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в малогабаритных источ никах вторичного электропитания. Известен полумосТовой инвертор, содержащий два последовательно соединенных управляемых ключа и два последовательно соединенных конденсатора, причем выходные выводы образованы точкой соединения ключей и точкой соединения конденсаторов . Недостаток данного инвертора высокое напряжение на закрытом ключе, равное напряжению источника питания. Известен понижающий инвертор, содержащий по крайней мере две пары транзисторных ключей, соединенных последовательно и подключенных к входным выводам, причем каждая из этих пар шунтирована входным конден сатором, и выходные конденсаторы, первые выводы которых соединены со средними точками пар ключей, а вторые объединены и образуют первый выходной вывод, второй выходной вывод образован точкой соединения пар ключей 2J . Недостатком известного инвертора является кра.тность коэффициента понижения напряжения четырем, что .затрудняет его использование при бестрансформаторном выходе при крат ности, отличной от четырех. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является бестрансформаторный инвертор, содер жащий (П+1) входных и (П+1) дополнительных конденсаторов, (t)+l) пару последовательно соединенных управ иемых ключей, подключенных последо вательно к входным выводам, причем калдая пара ключей пгунтирована вход ными конденсаторами, а дополнительные конденсаторы одним из выводов подключены к точке соединения ключе в каждой паре, а их другие выводы объединены и образуют один из выходов инвертора, другой выход которо объединен с одним из входных выводов з. Недостаток такого инвертора непосредственное соединение одного Й8 выходных вьшодов с входным, т.е подача на нагрузку высокого потенци ла входного вывода, и, как следстви отсутствие потенциальной развязки входных и выходных цепей. Цель изобретения - повышение надежности путем обеспечения потенциалы ной развязки входных и выходных цепей при коэффициенте деления 2 (h+1), где И 1, 2, 3 и т.д. Поставленная цель достигается тем, что в понижающем бестрансформаторном инверторе, содержащем (fi+1) входных и (П+1) дополнительных конденсаторов, (h+1) пару последовательно соединенных управляемых ключей,подключенных последовательно к входным выводам,причем каждая из И пар ключей, шунтирована входными конденсаторами, оставшаяся пара ключейшунтирована последовательно соединенными входным и дополнительным конденсатором, точка соединения которых образует один из выходных выводов, а другой выходной вывод образован точкой соединения ключей в этой паре, при этом другие дополнительные конденсаторы соединяют общие точки ключей в каждой соседней паре.На чертеже представлена схема инвертора, содержащего две пары управляемых ключей. Инвертор содержит последовательно соединенные входные конденсаторы 1 и 2, первый дополнительный конденсатор 3, последовательно соединенные пары ключей 4, 5 и 6, 7,включенные Мезвду входными выводами, второй дополнительный конденсатор 8. Пара ключей 4 и 5 шунтирована конденсатором 1, а пара ключей 6 и 7 последовательно соединенными конденсаторами 2 и 3. Выходные выводы образованы точкой соединения ключей 6 и 7 и точкой соединения конденсаторов 2 и 3. Дополнительный конденсатор 8 включен между точками соединения ключей 4, 5 и 6, 7. При большем чисел пар управляе чых ключей соответственно увеличится число входных конденсаторов,шунтирующих эти пары ключей, и дополнительных конденсаторов, включенных меязду точками соединения ключей в каждой соседней паре. Инвертор работает следующим об- разом. В установившемся режиме напряжение на входном конденсаторе 1, шунтирующем пару ключей 4 и 5, и напряжение на дополнительном конденсаторе 8 равно U,«U.En|r, 3 где Uc, напряжение на конденсаторе 1, UCQ - напряжение на конденсаторе 8, Е„ - напряжение питания, . П - число пар управляемых ключей, . а напряжения на конденсаторах 2 и 3 равно1 , En/2n где U(; - напряжение на конденсаторе 2, С± напряжение на конденсаторе 3. При замыкании управляемых ключей 4 и 6 в инверторе текут токи, обозначенные непрерывными линиями Эти токи равны и суммируются на выходньпс вьгоодах. Через полупериод ключи 4 и 6 размыкаются и замыкают ся ключи 5 и 7. При этом текут ток обозначенные штриховыми линиями. Они также суммируются на выходных водах и равны токам аервого полупериода, при протекании которых заряды конденсаторов изменяются следующим образом: конденсатора 1 на - bQ, конденсатора 2 на - 2uQ конденсатора 3-0, конденсатора 8 - на +bQ. Во втором полупериоде: конден.сатора 1-0, конденсатора 2 на , конденсатора 3 на - uQ, конде сатора 8 на - uQ. Таким образом, по истечении пол ного периода заряд дополнительного 14 конденсатора 8 не изменяется, а заряды конденсаторов 1-3 уменьшаются на величину дО. Это уменьшение компенсируется током питания bQf, где Т и f - период и частота преобразования соответственно. В то же время амплитуда тока на выходных вьтодах равна He 2 Qi-2n3n, а амплитуда тока каждого ключа bQ 3,,5:g ,:)n Амплитуда выходного напряжения инвертора равна Uebu c2lJc, tn/2n, а напряжения на закрытых ключах U,)c,, EJ.. Возможные выбросы напряжения, вызьшаемые индуктивностью нагрузки, подключаемой к выходным выводам, срезаются за счет замыкания токов через конденсаторы. Использование изобретения позволяет получить на выходных выводах инвертора снижение выходного напряжения по отношению к входному с коэффициентом деления напряжения 2((1-ь1), при этом высокий потенциал на выходных выводах отсутствует.

-.8 ±

ПОНИЖАЮЩИЙ БЕСТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ИНВЕРТОР, содержащий (П+1) входных и (И+1) дополнительных конденсаторов, (п+1) пару последовательно соединенных управляемых ключей, подключенных последовательно к входным вьшодам, причем каждая из П пар ключей шунтиро1 ана входными конденсаторами, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения потенциальной развязки входных и выходных цепей при коэф()ициенте деления напряжения 2 (п+1), где tl 1, 2, Зит.д., оставшаяся пара ключей шунтирована последовательно соединенными входным и дополнительным конденсатором,точка соединения которых образует один из выходных вьшодов, а другой выс S ходной вывод образован точкой соединения ключей в этой паре, при (Л этом другие дополнительные конденсаторы соединяют общие точки ключей в каждой соседней паре.