Транзисторный инвертор Советский патент 1987 года по МПК H02M7/5375 

,1

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания.

Целью изобретения является умень- шение йассы и габаритов путем упрощения схемы.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого транзисторного инвертора; на фиг.2 - диаграммы токов и напря- жений в инверторе.

Транзисторньй инвертор (фиг.1) содержит два полумоста, в плечах которых включены транзисторы 1 - 4. В диагональ моста включена первичная обмотка 5 выходного трансформатора 6, к вторичной обмотке 7 которого подключена выходная цепь 8 инвертора, содержащая выпрямитель 9, нагрузку 10 со сглаживающим конденсатором

11.Последовательно в цепь питания инвертора включен основной дроссель

12.Дополнительньш цепи 13 и 14 содержат по три ветви, соединенные в звезду. При этом первая ветвь каждой

из цепей 13 и 14 содержит зарядный диод 15, вторая ветвь содержит шунтирующий конденсатор 16 и третья ветвь разрядный диод 17. У каждой дополнительной цепи внешний вывод первой ветви соединен с общей точкой транзисторов соответствующего полумоста, внешний вьшод второй ветви соединен с общей точкой соединения полумостов, а между внешними выводами тре- тьих ветвей дополнительных цепей 13 и 14 включена дополнительная обмотка 18 выходного трансформатора 6. Вспомогательный дроссель 19 подключен между отводом от средней точки дополнительной обмотки 18 выходного трансформатора 6 и одним из выводов основного дросселя.

Один из вариантов подключения вспомогательного дросселя 19 показан на фиг.1 штриховой линией.

На диаграммах токов и напряжений, представленных на фиг.2, индексы соответствуют элементам схемы.

Инвертор работает следующим образом.

Ток дросселя 12 (фиг.2) протекает попеременно через транзисто- ры 1, 4 и 2, 3. Работу устройства ра смотрим на примере полумоста, содержащем транзисторы 1 и 2. В исходном состоянии до to открыты тран5

1

0

, 5 0

5

Q

5

992

зисторы 2 и 3, Конденсатор 16 разряжен .

В момент to меняется полярность управляющего сигнала на базах транзисторов. На последующем интервале to и t все транзисторы включены из- за рассасывания в ранее открытых транс- зис.торах.Для этого интервала характерны нарастание тока дросселя 12 1др под действием напряжения питания U,, ц спад до нуля тока в индуктивности рассеяния трансформатора под действием напряжения на нагруз- ке и ,.

В момент времени t запираются транзисторы 2 и 3 и открываются транзисторы 1 и 4, пропуская ток i, . На следующем интервале t, и t ток дросселя 12 1др протекает через открытьй транзистор 1, зарядный диод 15, конденсатор 16, и заряжает его. Нарастание напряжения U. на конденсаторе 16, а значит и напряжений и« и U, на транзисторах 2 и 3 происходит с задержкой по отношению к спаду тока ij, , i через эти транзисторы. Этим обеспечивается благоприятная траектория выключения транзисторов 2 и 3 и уменьщение динамических потерь в этих транзисторах. Такое состояние cxeMiii продолжается до момента времени tj,, когда напряжение на конденсаторе 16 (на обмотке 5 трансформатора 6) достигает напряжения на нагрузке, приведенного к первичной обмотке и,.

В момент времени t открываются диоды выпрямителя 9 и начинается рост тока 1тр( в цепи первичной обмотки 5 выходного трансформатора 6. После этого момента ток дросселя 12 перераспределяется между конденсатором 16 и первичной обмоткой 5 трансформатора 6., В момент времени tj заканчивается заряд конденсатора 16, закрывается диод 15 и напряжение на конденсаторе 16 максимально и равно

- с,

На следующих интервалах t , t,, и t, tj., т.е. до момента времени t., когда происходит очередное переключение транзисторов в плечах моста, происходит частичный разряд конденсатора 16, не имеющий принципиального характера. Этот разряд происходит по цепи разрядного диода 17, а также через проводимость утечки диода 15.

На интервалах t, и tg происходит рекуперация энергии, запасенной в шунтирующем конденсаторе 16, в нагрузку. Начиная с момента времени t;, открыты транзисторы 2 и 3, а транзисторы 1 и 4 закрыты. Напряжение UTO, на первичной обмотке 5 и на дополнительной обмотке 18 выходного трансформатора 6 имеют полярность, указанную на фиг.1 без скобок. Конденсатор 16 оказывается подключенным через разрядньй диод 17 и вспомогательный дроссель 19 и противо-ЭДС и|, - 1/2 Цдоп (где - напряжение

на дополнительной обмотке 18 трансформатора 6). Происходит основной разряд конденсатора 16. Этот разряд является колебательным, напряжение на конденсаторе 16 спадает по конусоидапьному закону, а ток разряда (рекуперации) 1..„ , протекающий во

/ч

вспомогательном дросселе 19, имеет синусоидальную форму. После того, как напряжение на конденсаторе 16 достигает нуля в момент времени t, остаточная энергия во вспомогательном дросселе 19 передается в нагрузку током 1

рек

протекающим по цепи:

транзистор 3 - обмотка 5 трансфорТранзисторный инвертор, содержа- 20 щий два полумоста, в плечах которых включены транзисторы, выходной трансформатор с дополнительной обмоткой, первичная обмотка которого подключена к общим точкам соединения транзисторов полумостов, основ..ой дроссель, первый вывод которого подсоединен к положительному вьтоду источника питания, а второй - к одной общей точке соединения полумостов, и две дополматора 6 - зарядный диод 15 - разряд- нительные цепи для формирования траный диод 17 - половина обмотки 18 трансформатора 6,

Дополнительная цепь 14 обеспечивает нарастание- напряжения на транзисторах 1 и 4. Процессы в этой цепи аналогичны рассмотренным, В инверторе, когда вспомогательный дроссель |19 включен между отводом от дополни- Ггельной обмотки 18 трансформатора 6 р входным вьшодом, принципиальной разницы в процессах по сравнению с рассмотренными нет. В этом случае разряд шунтирующих конденсаторов .происходит в источник питания инвертора.

Для данных схем числа витков обмоток 5 и 18 трансформатора 6 целесообразно выбирать равными. При этом

;, -1/2 „

1/2 и;,.I и,.

UH - 1/2 и;

(где ис о - напряжение на шунтирующих конденсаторах к моменту начала разряда), В этом

971994

случае наблюдается полный разряд шунтирующих конденсаторов. Длительность интервалов рекуперации энергии шунтирующих конденсаторов определяется

5 параметрами конденсаторов и вспомогательного дросселя.

Таким образом, в предлагаемом инверторе уменьшено количество вспомогательных дросселей, т.е. схема устЮ ройства упрощена, при этом масса и габариты одного вспомогательного дросселя уменьшены по отношению к известному устройству с двумя вспомогательными дросселями примерно в 1,3

J5 раза.

Формула изобретения

Транзисторный инвертор, содержа- щий два полумоста, в плечах которых включены транзисторы, выходной трансформатор с дополнительной обмоткой, первичная обмотка которого подключена к общим точкам соединения транзисторов полумостов, основ..ой дроссель, первый вывод которого подсоединен к положительному вьтоду источника питания, а второй - к одной общей точке соединения полумостов, и две допол

нительные цепи для формирования тра0

ектории переключения транзисторов, состо5пцие из трех соединенных в звезду ветвей, первая из которых содержит зарядньй диод и присоединена

5 внешним выводом к общей точке соединения транзисторов соответствующего полумоста, вторая ветвь содержит шун- конденсатор и присоединена внешним выводом к другой общей точке соединения полумостов, третья ветвь содержит разрядньй диод, и вспомогательный дроссель, отличающийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов путем упро щения схемы, дополнительная обмотка выходного трансформатора снабжена отводом от средней точки и подключена между внешними выводами третьих ветвей дополнительных цепей, а вспо0 могательньй дроссель включен между отводом от средней точки дополнительной обмотки выходного трансформатора и одним из вьгоодов основного дросселя.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания. Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов путем упрощения. Инвертор содержит два полумоста на транзисторах 1 - 4, выходной трансформатор 6, выходную цепь 12 -гГГ грггг 8, дроссель 12, дополнительные цепи 13 и 14, выполненные на диодах 15 и 17 и шунтирующем конденсаторе 16. Введение обмотки 18, вспомогательного дросселя 19 и их подключение обеспечивает уменьшение количества вспо могательных дросселей и упрощение устройства. Благодаря дополнительной цепи 13 нарастание напряжения на конденсаторе 16, а, следовательно, и напряжений на транзисторах 2 и 3 происходит с задержкой по отношению к спаду тока через эти транзисторы. Этим обеспечивается уменьшение динамических потерь на транзисторах. В момент разряда конденсатора, которьй происходит по косину- соидальному закону, ток в вспомогательном дросселе имеет синусоидальную форму и после достижения нулевого значения передается в нагрузку. 2 ил. СЛ С --Ч со СО со