Инвертор с самовозбуждением Советский патент 1989 года по МПК H02M7/538 

114

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

Цель изобретения - повышение КПД и снижение уровня создаваемых электромагнитных помех.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - схем- ная реализация устройства; на фиг.З- эгпоры, поясняющие работу инвертора с самовозбуждением, где индексы токов и напряжений соответствуют номерам блоков.

Устройство содержит входные выводы 1 источника питания, автогенератор 2 с датчиком 3 тока, блок 4 выборки и хранения, схему 5 управления, масштабный усилитель 6, строби- руемый компаратор (устройство сравнения) 7, схему 8 ограничения тока. Выход автогенератора 2 соединен с нагрузкой инвертора - выпрямителем (не показан). Блок 4 выборки и хране- ния подключен первым входом 9 параллельно датчику 3 тока. Выход автогенератора 2 соединен с входом схемы 5 управления, подсоединенной выходом к второму входу 10 блока 4 выборки и хранения. Выход блока 4 через масштабный усилитель 6 соединен с первым входом И стробируемого компаратора 7. Вход 9 блока 4 подсоединен к второму входу 12 стробируемого ком- паратора 7,подключенноговыходом через схему ,8 ограничения тока к соответствующим входам автогенератора 2. Третий вход 13 стробируемого компаратора 7 соединен с вторым выходом схемы 5 управления.

Входные выводы 1 источника питания служат для подключения автогенератора 2 и являются источником постоянного напряжения.

Автогенератор 2 предназначен для преобразования постоянного напряжения в переменное прямоугольной формы и выполнен по известной схеме с насыщающимся трансформатором питания.

Автогенератор 2 выполнен на переключающих транзисторах 14 и 15. Насыщающийся трансформатор 16 содержит первичную, две базовые и выходную обмотки. Средняя точка первичной обмот ки трансформатора 16 и общая точка соединения эмиттеров транзисторов 14 и 15 являются входами автогенератора 2. Базы транзисторов 14 и 15 яв82

ляются его другими управляющими входами. Датчик 3 тока предназначен для получения напряжения, пропорционального коллекторному току транзисторов 14 и 15 автогенератора 2 и выполнен на измерительном резисторе, являющемся датчиком 3 тока (фиг.2), включеннбм между эмиттерами транзисторов 14 и 15 и общей точкой схемы. Блок 4 выборки и хранения предназначен для формирования выборочного значения из установившегося значения амплитуды датчика 3 тока в момен поступления импульса на первый вход

9блока 4. Схема 5 управления предназначена для формирования сигналов управления блоком 4 выборки и хранения и стробируемым компаратором 7. Масштабный усилитель 6 служит для получения сигнала, амплитуда которого в заданное число S превьшает запомненное значение в блоке 4.

Выбор коэффициент-а S определяется характером изменения плоской части сигнала на выходе датчика 3 тока в установившемся режиме, точностью работы стробируемого компаратора 7.

Стробируемьй компаратор 7 служит для формирования на его выходе перепада напряжения при равенстве сигналов на его входах.

Схема 8 ограничения тока предназначена для ограничения пиковьк вьбро сов коллекторных токов переключающих транзисторов 14 и 15 автогенератора 2 и выполнена на двух транзисторах 17 и 18 (фиг. 2), подключенных силовыми, переходами (коллектор- эмиттер) к базам соответствующих переключающих транзисторов 14 и 15 и общей точке схемы. Выходами схемы 8 служат коллекторные выводы транзисторов 17 и 18, а базы их образуют вход схемы 8.

Работа устройства поясняется эпюрами, приведенньми на фиг. 3. Здесь IH - импульсы коллекторного тока транзистора 14, импульсы коллекторного тока транзистора 15; U - сигналы в цепи датчика тока 3; U,0 - импульсы на первом выходе схемы 5 управления; U4 - сигнал на выходе блока 4 выборки и хранения и масштабного усилителя 6} U7 - сигнал на входах компаратора (устройства сравнения) 7; 1,- импульсы на втором выходе схемы 5 управления; 1 - сиг3К

налы на выходе стробируемого компаратора 7.

В исходном состоянии, соответст- вукщем произвольному моменту времени t0, переключающий транзистор 14 открыт, переключающий транзистор 15 закрыт. Напряжение на выходе датчика 3 тока и блока 4 (сплошная линия), приложенное к входу компаратора 7, равно U,. Напряжение на выходе масштабного усилителя 6 (пунктир),приложенное одновременно к входу компаратора 7, равно SU (например, 1,1 U(). На фиг. 3 показаны напряже- ния на входах компаратора 7. Уровень сигнала на выходе системы 5 управления соответствует логической 1, поэтому компаратор 7 деблокирован по стробирующему входу 13. Напряжение на выходе компаратора 7 соответствует уровню логического О (фиг. 3,з) так как . Транзисторы 17 и

18 схемы 8 заперты, где Ц

ex i

U

ex 2

напряжения на соответствующих входах 11 и 12 компаратора 7.

Переключение транзисторов 14 и 15 начинается в момент насыщения трансформатора 16 автогенератора 2 и сопровождается ростом коллектор- ного тока транзистора 14 и соответствующим изменением напряжения U3 на выходе (фиг. 3). В момент t, , соответствующий равенству напряжений и&( и UBI(I на соответствующих входах компаратора 7 SU,UW1, на выходе компаратора 7 формируется сигнал логической 1, открывающий транзисторы схемы 8. При этом транзистор 17 шунтирует управляющий переход открыто- го транзистора 14 автогенератора 2, что приводит к его переключению (запиранию). Ток транзистора 14 и соответствующее ему напряжение U5X2 падают до нуля, что вызывает форми- рование логического О на выходе компаратора 7 - 7. Транзисторы 17 и 18 схемы 8 запираются и прекращают шунтировать соответствующие транзисторы 14 и 15. Тем самым коллекторный ток транзистора 14 ограничивается на уровне, в S раз большем его установившегося значения U(.

В момент времени L c на выходе системы 5 управления формируется им- пульс Ur длительностью tn, в течение которого блок 4 запоминает напряжение U2, соответствующее амплитуде коллекторного тока транзистора 10

автогенератора 2 эпюры коллекторных токов транзисторов 9 и 10.

При этом заканчивается блокирование компаратора 7 по входу 13. Компаратор 7 деблокируется до следующего момента t4 коммутации транзисторов 14 и 15 автогенератора 2. Работа устройства в интервале времени Ц-Ц аналогична его работе в интервале t0-t, . Разница заключается лишь в том, что запомненное в блоке 4 напряжение равно U4. Поэтому ограничение тока коллектора транзистора 15 наступает при соотношении напряжений на соответствующих входах компаратора 7:

swАналогично предыдущему, коллекторный ток транзистора 15 ограничивается на уровне, в S-раз болылем его установившегося значения U2.

Как видно из эпюр, приведенных на фиг. 3, в интервалах времени t4-t5, tfe-t7, tg-tq отмечаются случаи, когда напряжение UB,a оказывается больше, чем UBM. Согласно алгоритму работы компаратора 7 при отсутствии его блокирования по третьему входу 13 это привело бы в моменты t, tg , t a (фиг. 3) к ложным повторным коммутациям соответствующих переключающих транзисторов автогенератора 2 и сбоям в работе инвертора. Блокирование выхода стробируемого по входу 13 компаратора 7 в указанные интервалы времени исключает ложные повторные коммутации транзисторов 14 и 15 автогенератора 2 и тем самым обеспечивает стабильность работы инвертора. В последующих циклах коммутации транзисторов 14 и 15 работа инвертора происходит аналогично.

Так как ограничение пиковых выбросов коллекторных токов транзисторов 14 и 15 автогенератора 2 происходит на уровне 1П, величина которого относительно установившегося значени амплитуды токов остается неизменной (превосходит его в S-раз), то относительная величина этих пиков не изменяется при изменении нагрузки инвертора и остается равной S.

Изобретение при работе с меняющейся нагрузкой позволяет повысить КПД инвертора, так как ограничение коллекторных токов переключающихся транзисторов происходит при малых

fn:

-

-С Он

iiiT16 ±

г-г- -1 К8.1блЛ 1 i tfftc.Z&T.7

-п

I

-

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано во вторичных источниках питания. Цель изобретения повышение К.П.Д. и снижение уровня создаваемых электромагнитных помех. Инвертор с самовозбуждением содержит автогенератор 2, датчик тока 3, схему 8 ограничения тока. В устройство введены блок выборки и хранения 4, схема управления 5, масштабный усилитель 6, стробируемый компаратор 7. Такое выполнение устройства позволяет в широком диапазоне изменения нагрузки ограничивать пиковые выбросы коллекторного тока автогенератора на постоянном минимальном уровне относительно среднего значения тока. 3 ил.

№ MS FT IT 5

iiitf

W

I

a.

i

tfzl

Ml

,0

ЗЭ

Й

,,l

i

I

sw,

,

«,-T

t

Т

НЗ

N4

I I I I I

и,

1

7

LH

4IESMi4

fpvni -t-RTHi

,t-H- IN. 1

ftn; hftP

IIII

ТЬ

I I

te

ts I

I

II

ft

11

i

I i

Ш

I I I I II III

14

r

f I I