Двухтактный инвертор Советский патент 1986 года по МПК H02M7/538 

« Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразователям напряжения, и может быть использовано в источниках питания радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения - упрощение устройства. На фиг. 1-4 приведены варианты вьтолнения двухтактного инвертора; на фиг. 5 и 6 конструктивное выполнение выходного трансформатора и магнитного переключающего элемента на одном сердечнике с зазором, пересекающим магнитный поток обмоток выходного трансформатора; фиг. 7 взаимное расположение потоков магниТ ного переключающего элемента и выход ного трансформатора. Двухтактный инвертор (фиг. 1-4) состоит из магнитного переключающего элемента 1, коммутирующих транзисторов 2, 3 (в ряде случае, наг-ример, для фиг, 1, и транзисторов 2, З) и выходного трансформатора 4 с выходной обмоткой 5, к которой подключает ся нагрузка, причем коммутирующие транзисторы 2, 3 связаны с магнитным переключающим элементом 1 и вькодным трансформатором 4. Обмотки w, w выходного трансформатора 4 и обмотки магнитного переключающего элемента 1 размещены на общем сердечнике 6 так, что их магнитные потоки перпендикулярны один другому, а в сердечни ке вьшолнен немагнитный зазор S (фиг. 5, 6), пересекающий магнитньй поток обмоток W,, W2 выходного трансформатора А (фиг. 7). Работу устройства рассмотрим на примере двухтактного инвертора, изо- бра5кенного на фиг. 1 , При подаче на вход устройства напряжений UgK , Ugx на коммутирующие транзисторы 2, 3 подается смещение, приводящее один из транзисторов к лавинообразному открьшанию и насыщению, а другой - к запиранию. Через обмотку магнитного переключающего элемента 1 начинает протекать ток, приводящий к перемагничиванию серде ника по одному из взаимно перпендикулярных направлений и возникновению на других его обмотках напряжений, пропорционсшьных коэффициенту транс формации обмоток магнитного переклю чающего элемента 1 . Напряжение на б зовых обмотках открьшает один из ко мутирующих транзисторов 2 или 3, че рез который начинает также протекать ток, перемагничинающий сердечник по другому взаимно перпендикулярному направлению. На обмотках w,, w вы- ходного трансформатора 4 наводится напряжение, а с обмотки 11 (выходной обмотки 5) оно поступает в нагрузку. Напряженность и индукция магнитного поля для магнитного переключающего элемента 1 определяются известныьш соотношениями: Iv Н :р- ; В, |U. (U И,, для выходного трансформатора 4 соответственно:н - V Р7--(С l+/b-S/Cep Тогда переключение магнитного пв реключающего элемента 1 пpoизoйдet при следу1.-)щем условии т.ео задаваясь значениями В| и В, можно устанавливать частоту коммутации, причем можно перераспределять индукцию по направлениям: большее значение устанавливать (задаваясь количеством витков) в сердечнике выходного трансформатора 4, а меньшее магнитному перектпочающему элементу 1. При выполнении условия (1) магнитный переключающий элемент 1 насыщается ((j резко меняет свое значение и намагничивакяций ток резко уве-г личивается, что приводит к переклю-. чению транзисторов 2 и 3 и к началу перемагничивания сердечника по данному направлению. После поступления запирающих импульсов транзистор 2 или 3 в течение времени рассасывания продолжает пропускать ток, намагни- чиваюпщй сердечник в другом направлении, но так как по данному направлению введен немагнитный зазор, то увеличения тока практически не проис- ходит. По проведенным исследованиям, наиболее оптимальное снижение fi по направлению потока выходного трансфер- матора должно соответствовать 400600 для ферритовых сплавов с jti 2000, что соответствует введению немагнитного зазора с 8 0,1-0,15 мм.

Величина S определяет корреляцибН ную связь между потоками магнитного элемента и выходного трансформатора и выбирается из условия минимизации динамических потерь при переключе

НИИ.

Работа двухтактных инверторов, изображенных на фиг, , в режиме несимметричного перемагничивания выходного трансформатора сводится к следующему. При несимметричном пере-магничивании ток еремагничивания выходного трансформатора в полупери-оды коммутации имеет разные значения следовательно, полупериоды также разные во времени, (так как пере ключение транзисторов определяется выражением (I), при этом интервал полупериода изменяется таким образом что отсутствует выброс замагничиваю щего тока относительно симметричного режима работы.

В известных решениях при включе НИИ устройства сердечник магнитного переключающего элемента и сердечник выходного трансформатора размагничиваются по разным циклам и в ряде случаев, при отключении (реле и другим коммутатором) выходного трансформатора при большой величине индукции, сердечника сохраняет 80% величины последней. При последующем включении если направление магнитного поля совпадает с остаточной намагниченностью магнитная индукция сердечника выходного трансформатора быстро достига™ ет насыщения и возникает скачок переходного тока значительной величины Переходного тока при включении или любой другой коммутации в предложенном устройстве не будет, так как индукция (намагниченность)ВЫХОДНОГО трансформатора связана с индукцией магнитного переключающего элемента. Эта связь определяется выражением (I), которое определяет режим переключения транзисторов при различных коммутациях и внешних воздействиях.

Таким образом, размещение обмоток выходного трансформатора и магнитного переключающего элемента на одном сердечник немагнитного зазора, пересекающего магнитный поток обмоток выходного трансформатора, лозволяет упростить устройство, при этом уменьшить массу магнитных элементов за счет более эффективного использовани магнитного материала сердечника, а также устранить переходные токи в момент включения устройства.

Формула изобретения

Двухтактньш: инвертор, содержащий коммутирующие транзисторы, магнитный переключаюп1ий элемент и выходной трансформатор с нагрузкой в выходной цепи, причем коммутирующие транзисто- ры .вязаны с магнитным переключаюпщм элементом и выкодньй трансформатором отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства, обмотки выходного трансформатора и магнитного переключающего элемента размещены на одном сердечнике так, что их магнит- Hbie потоки перпендикулярньР один другому, при этом сердечник выполнен с немагнитным зазором, пересекающий магнитный поток обмоток выходного трансформатора.

Iff

0 USK

i

2 5

fJbblX,

-o

(риг.2

Изобретение относится к электро технике и может быть использовано во вторичных источниках питания. ,. Цель изобретения упрощениео Двух тактный инвертор состоит из магнит- ного переключающего элемента 1, транзисторов 2, 3, выходного трансформа- тора (Тр) 4 с выходной обмоткой 5. Обмотки W, и w Тр 4 и обмотки элс мента 1 размещены на общем сердечнике 6 так,- что их , магнитные потоки перпендикулярны один другому, а в сердечнике вьтолнен немагнитньпЧ зазор S , пересекающий магнитный поток обмоток Тр 4. Указанное размещение обмоток позволяет упростить устройство, при этом уменьшается масса маг- с нитных элементов за счет более эф- фективного использования магнитного материала сердечников. 7 ил. С Л// го а | ел «vl

(pwe.J

IV.

W

(/.

.

2:

d

2/,