Двухтактный инвертор Советский патент 1990 года по МПК H02M7/538 

-5

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и автоматики. Цель изобретения - упрощение устройства. Силовые транзисторы 1 и 2 управляются посредством трансформатора тока 8 (9), управляющая обмотка которого 14(15) замкнута через управляющий транзистор 6(7) на конденсатор 21. Общий для двух плеч инвертора резистор 22 обеспечивает разряд конденсатора 21. Диоды 23-25 ограничивают значения напряжения, приложенного к управляющим транзисторам 6 и 7 при их запирании, путем возврата энергии, запасенной в индуктивности рассеяния управляющих обмоток 14 и 15 в источник питания 19. 2 ил. 2 з.п.ф.

О

о

ч1

ю

Изобретение откосится к электротехнике и может быть использовзно в системах вторичного электропитания и автоматики.

Цель изобретения - упрощение устройства.

На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема двухтактного инвертора; на фиг,2 - осциллограммы напряжений и токсв на его соответствующих элементах.

Инвертор содержит силовые транзисторы 1 и 2, коммутирующие нагрузку 3, узлы 4 и 5 управления. В узлы управления входят управляющие транзисторы 6 и 7 и трансформаторы 8 и 9 тока, трансформаторы тока содержат первичные 10 и 11, базовые 12 vi 13 и управляющие 14 и 15 обмотки. Инвертор имеет управляющие входы 16 и 17, первый входной вывод 18 для подключения источника 19 питания и второй 20 входной вывод. Конденсатор 21, резистор 22 являются общими для двух плеч инвертора.

Силовые транзисторы 1 и 2 переходами коллектор-эмиттер включены в цепь нагрузки 3, которая выполнена, например, со средней точкой, к которой подключен входной вывод 20 и катоды первых диодов 23 и 24. К первому входному выводу 18 подключены точки соединения одноименных выводов первичных 10 и 11 и базовых 12 и 13 обмоток трансформаторов В и 9 тока, управляющие обмотки 14 и 15 которых первыми выводами соединены с коллекторами управляю-. щих транзисторов б и 7, каждый из которых соединен базой с управляющим входом 16 и 17 узлов 4 и 5 управления соответственно, а эмиттером - с первым входным выводом 18 и первым выводом конденсатора 21, второй вывод которого соединен с вторыми выводами управляющих обмоток 14 и 15, а через резистор 22 - с выводом 20. Конденсатор 21 шунтирован вторым диодом 25.

На осциллограммах (фиг.2) показаны управляющие напряжения 25 и 27 на входах 16 и 17, токи 28 и 29 коллекторов транзисторов 1 и 2; напряжение 30 на конденсатсре 21.

Возможна реализация предлагаемого двухтактного конвертора по другим двухконтактным схемам - мостовой, полумостовой. В общем случае нагрузка г-Аожег быть реализована различным образом и содержать трансформатор, выпрямители, фильтры и т.д.

Рассмотрим установившийся режим работы, когда на управляющие входы 16 м 17 поступают периодические последоЕ атель- ности прямоугольных импульсов с немзмен- ными параметрами, обеспечивающие поочеоедное включение до насыщенного состояния управляющих транзисторов 6 мТ

за исходное время момент посгуп- , ления на вход 16 очередного импульса (осциллограмма 26, фиг.2). До этого момента конденсатор 21 заряжен от источника 19 через резистор 22, транзистор 7 включен импульсом на управляющем входе 17, а через обмотку 15 и переход коллектор-эмиттер протекает ток от действия напряжения на конденсаторе 21 и источника 19, прило- 0 жен«ого через резистор 22, обеспечивающий перемагничивание сердечника трансформатора 9 и обратное смещение перехода эмиттер-база силового транзистора 2.

5 Транзистор 1 при этом включен за счет положительной обратной связи между обмотками 10 и 12, сердечник намагн чивает- ся ампер-витками обмотки 10. При поступлении на вход 16 очередного импуль- 0 са включается управляющий транзистор 6 1Л через его переход коллектор-эмиттер напряжение конденсатора 21 прикладывается к обмотке 14, изменяя полярность напряжений на обмотках 10 м 12 и обеспечивая фор- 5 мированное рассасывание избыточных носителей в области базы транзистора 1 и его следующее запирание. На этапе рассасывания избыточных носителей в области базы транзистора 1 обмотка 12 фактически 0 замкнута накоротко, и разряд конденсатора на первом этапе (осциллограмма 30, фиг.2) максимален, На втором этапе управляющие транзисторы 6 и 7 открыты, а силовые транзисторы Т и 2 закрыты.

5При минимальной величине емкости

конденсатора 21 он может к концу второго этапа полностью разрядиться, и ток через обмотки 14 и 15 при заданном напряжении источьшка 19 фактически задается резисто- 40 ром 22. В момент окончания управляющего импульса на входе 17 происходит запирание управляющего транзистора 7 и меняется полярность ЭДС на обмотках 15, 11 и 13 трансформатора 9 тока. Амплитуда ЭДС при 45 этом на обмотке 15 ограничена уровнем напряжения источника 19 питания и падения напряжения на диоде 24 и напряжения на диоде 25, равного напряжению на конденсаторе 21 . Ограничение напряжения коллек- 50 тор-эмиттер закрытых управляющих транзисторов повышает функциональную надежность или допускает применение более низковольтных управляющих транзисторов, имеющих лучшие частотные 55 параметры. Энергия, накопленная в обмотке 15 к моменту запирания транзистора 7, трансформируется а обмотки 11 и 13, обеспечивая отпирание транзистора 2 их разностным напряжением, после чего транзистор 2-на третьем этапе остается открытым и

насыщенным за счет положительной обратной связи между обмотками 11 и 13 трансформатора 9 тока.

8 конце третьего этапа на вход 17 вновь поступает им пульс управляющего напряжения, транзмстоо 7 включается и через его переход коллектор-э миттер к обмотке 15 трансформаторз 9 ока прикладывается напряжение конденсатора 21, которое трансформируется в обмотки 11 и 13 и обеспечивает форсированное рассасывание на четвергом этапе избыточных носителей в области базы транзистора 2 и его последующее запирание. На пятом зтапе оба управляющих транзистора 6 и 7 открыты, а силовые транзисторы t и 2 закрыты, их управляющие переходы смещены в обрзт- ном направлении. В конце пятого зтапа з момент окончания управляющего напряжения на входе 16 запирается транзистор 6 и меняется полярность ЭДС на обмотках 14, 12 и 19 трансформатора 8 тока. При этом амплитуда ЭДС на обмотке 14 ограничена суммой напряжения источника 19 питания, прямого падения напряжения на диоде 23 и напряжения на диоде 25. Энергия из обмотки 14 при этом трансформируется в обмотки 12 м 10, обеспечивая начальное включение транзистора 1 их разностным напряжением, после чего на шестом этапе транзистор 1 остается включенным за счет положительной обратной между обмотками 10 и 12. Далее электрические процессы повторяются.

Наличие одного резистора 22 и одного конденсатора 21 упрощает устройство. Введение обратных диодов 23-25 повышает функциональную надежность конвертора за счет исключения перенапряжений на управляющих транзисторах и ограничения уровня данного напряжения, а также исключения смены полярности напряжения на конденсаторе.

Формула изобретения

10

15

20

2, Инвертор по п. 1,отличающий- с я тем, что, с целью повышения надежно- CTt/i путем ограничения напряжения на управляющих транзисторах, первый вывод 0 управляющей обмотки каждого трансформатора тока через соответствующий первый введенный диод соединен с вторым входным выводом инвертора, а конденсатор шунтирован вторым введенным диодом. 5 3. Инвертор по п. 1, отл и ча ю щий- с я тем, что в каждом трансформаторе тока первичная обмотка первым выводом соединена с эмиттером соответствующего силового транзистора, первый вывод базовой 0 обмотки соединен с базой силового транзистора, а вторые выводы первичной и базовой обмоток трансформатора тока объединены.