Двухтактный транзисторный инвертор Советский патент 1987 года по МПК H02M7/537 

Изобретение относится к электроехнике, в частности к преобразоваелям напряжения из постоянного в еремеинре, и может быть применено о ртор гчных источниках электропитания разлшшой аппаратуры.

Целью изобретения является повыение КПД двухтактного транзисторного инвертора путем устранения асимметрии выходного сигнала, возникающего при перемагничивании трансформатора.

Иа фиг, 1-3.изображены схемы вариантов двухтактного транзисторного инвертора; на фиг. 4 - диаграмма намагничивания сердечника трансформатора с ортогональными обмоткггми.

Один из вариантов двyxтaкfнoгo инвертора (фиг,1) содержит выходной трансформатор 1, на сердечнике кото- рог о расположены первичная 2, вторичная 3 и ортогональная к HIM дополнительная 4 обмотки, электромагнитный переключающий элемент, ia- пример трансформато з 5 с насьпцающим- ся сердечн1жом, дополнительная об-. мотка 6 которого ортогональна обмоткам. 7 и 8, управляемые ключи 9 и 10 усилителя мощности и задающего генератора, ограничительные 11. Управляемые ключи 10 и обмотки 7 насыщающегося трансформатора 5 соеинены по схеме .инвертора с самовоз- бут дением автогенератора. Ключи 9, обмотка 2 выходного трансформатора 1 и обмотка 8 трансформатора 5 соединены по схеме двухтгхктного усилителя мощности с общим эмиттером. Резисторы 1 включены в цепи управляющих электродов ключей 9 и 10. Дополни тельные обмотки 4 и 6 трансформаторов 1 и 5 соответственно соединены последовательности подключены к источнику переменного напряжения, частота которого равна .частоте задающего генератора.

При меньшей выходной мощности ин- вертор может быть построен по схемам, приведенным на фиг. 2 и 3.

Вариант по схеме фиг. 2 содержит выходной трансформатор 1, трансформатор 5 с насыщаюпцмся сердечником, управляемые ключи 9, ограничительные резисторы 11 и 12, симметричный стабилитрон 13. Трансформатор J, ключи 9, резистор 11 и обмотка 8 трансформатора 5 соединены по схеме двухтактного усилителя мощности с общим эмит

5

0

5

0

5

0

5

0

5

тером. Обмотка 7 трансформатора 5 через параметрический стабилизатор переменного напряжения на элементах i, 12 и 13 соединена с крайними выводами обмотки 2 выходного трансформатора 1 . Дополнителыше обмотки 4 и 6 трансформаторов 1 и 5 соединены последовательно и подключены к источнику 14 переменного напряжения.

Кроме трансформатора электромагнитный переключающий элемент может быть выполнен н на дросселе насыщения. Схема инвертора с дросселем насыщения приведена на фиг. 3. Этот инвертор содержит управляемые ключи 9, выходной трансформатор 1, резисторы 11 и дроссель 15 насыщения, на сердечнике которого расположены основ- ная 16 и дополнительная ортогональная 6 обкотки. Элементы 1, 9 и 1 соединены по схеме двухтактного автогенератора с объединенными коллекте- рами. Основная обмотка дросселя 15 насыщения включена между управляющими эле1С тродами ключей 9. Обмотки 4 и 6 соединены, как и в других вариантах.

Вариант инвертора по схеме фиг.1 работает след5тощ1- м образом.

Автогенератор на элементах 5, 10 и 1 1 вырабатгзшает переменное выходное напряжение прямоугольной фор- .мы, причем длительность импульсов каждой полярности определяется временем, в течение которого сердечник насьш;ающегося тра-нсформатора 5 пе- ремагничивается от состояния насы- щения одной полярности до насыщения другой полярности. Обычно это напряжение представляет собой симметричный меандр. Это напряжение поступает на управляющие электроды ключей 9 усилителя мощности (элементы 1, 9, 11 и в) и поочередно откры- :вает их. При этом к обмотке 2 выход- jHoro трансформатора 1 прикладывается переменное напряжение, f

Если нагрузка, подключаемая к обмотке 3 выходного трансформатора 1, несимметрична относительно полярности выходного напряжения (например содержит однополупериодный выпрямитель) или прикладываемое к обмотке 2 выходного трансформатора 1 напряжение несимметрично, нанример вследствие различия времени восстановления ключей 9, то сердечник трансформатора будет-перемагничиваться

также несимметрично, появится постоянная составляющая тока подмагни- чивания и сердечник при одной из полярностей выходного напряжения начнет заходить в область насыщения.

Обмотки 4 и 6 трансформаторов 1 и 5 и прикладьшаемое к ним переменное напряжение выбраны из следующего условия: при отсутствии насыщения сердечника трансформатора 1 по обмоткам 2 и 3 он не насыщался и по обмотке 4. Так как поля основных 2 и 3 и дополнительной 4 обмоток ортогональны, то при отсутствии на- сьпцения сердечника эти обмотки друг на друга не влияют. .

На фиг. 4 этому случаю соответствуют магнитный поток от обмотки 4 - , изменяющийся по оси В, и магнитный поток от обмоток 2 и 3 - В , В , изменяющийся по оси В... Однако,

JЭ

когда вследствие асимметрии сигнала сердечник трансформатора 1 входит в область насьщения (фиг.4, ), то он оказывается в насыщении и для обмотки 4 (фиг. 4, В) - проекция значения потока насыщения Вд, отложенного по оси Bj на ось В,,. Напряжение на обмотке 4 при этом падает и соответственно увеличивается напряжение и ток обмотки 6, которая при этом уменьшает основное значение индукции насыщения сердечника трансформатора 5, а насыщение сердечниjKa трансформатора 5 означает изменение полярности выходного напряжения автогенератора и переключение управляющих ключей 9 усилителя мощности, аким образом, при насыщении сердечника выходного трансформатора , 1 сразу же происходит закрывание открытого ключа 9 и предотвращается |Возрастание тока через него. В результате устраняется снижение КПД двухтактного инвертора, вызьшаемое асимметрией сигнала выходного трансформатора.

Аналогичным образом работает и инвертор по схеме на фиг.2. Незначительное насыщение сердечника трансформатора 1 вызывает насыщение сер- 5 дечника трансформатора 5 и снятие

открывающего напряжения с управляю- . щего электрода ранее открытого управляемого ключа 9.

В инверторе по схеме фиг. 3 на- сыщение сердечника дросселя 15 означает падение индуктивного сопротивления обмотки 16 и также снятие открывающего напряжения с открытого

ключа 9. 5

Введение в выходной трансформатор и электромагнитный переключающий элемент (трансформатор или дроссель насыщения) последовательно соединен- ных и подключенных к источнику переменного напряжения ортогональных обмоток позволяет устранить асимметрию сигнала выходного трансформатора, что с повьшает ,КПД устройства,Формула изобретения

Двухтактный транзисторный инвертор, содержащий задающий генератор,

0 выполненный по схеме с электромагнитным переключающим элементом, и усилитель мощности на транзисторах с выходным трансформатором, отличающийся тем, что, с целью

с повышения 1ШД инвертора путем устранения асимметрии выходного сигнала ,, возникающего при перемагничивании трансформатора, он снабжен дополнительными обмотками, соединенными пос0 ледовательно, подключенными к источнику переменного напряжения, частота которого равна частоте задающего генератора, и расположенными на сердечниках электромагнитного переклю5 чающего элемента и выходного трансформатора ортогонально.их первичным обмоткам.

(риг.г

Фиг.з

Изобретение относится к области электротехники, в частности к преобразователям напряжения из постоянного в переменное, и может быть исполь- зов§но в источниках вторичного электропитания. Цель изобретения - повышение КПД инвертора путем устранения асимметрии выходного сигнала, возникающей при перемагничивании трансформатора. Двухтактный инвертор, содержащий выходной трансформатор 1 и электромагнитный переключающий элемент, выполненный в виде трансформатора 5 с насыщающимся сердечником, снабжен дополнительными обмотками 4 и 6, расположенными на сердечниках трансформаторов 1 и 5 соответственно ортогонально первичным обмоткам. Выводы дополнительных обмоток 4, 6 соединены последовательно и подключены к источнику переменного напряжения. 4 ил. (Л О // - ff .3 to 00 tsD tN9 ;o СЛ s -o/vo- 74 фиг.

в

8,

у

Редактор В. Данко

Составитель В. Журавлев

Техред В.Кадар Корректор Е. Рошко

Заказ 7283/56 Тираж 661Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

ф1/г.