Полумостовой инвертор Советский патент 1990 года по МПК H02M7/538 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания.

Цель изобретения - повышение КПД и надежности путем обеспечения защиты от сквозного и инверсного тока транзистора.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема инвертора.

Полумостовой инвентор содержит усилитель 1 мощности с транзисторами 2 и 3, управляемыми трансформаторами 4 и 5 тока. Рекуперационные диоды 6 и 7 одними выводами соединены с входными выводами усилителя 1 мощности, выход которого соединен с первичной обмоткой выходного трансформатора 8. Вторичные обмотки выходного трансформатора 8 через входы силовых диодов 9 и 10 и фильтр 11 подключены к выходным выводам преобразователя. Блок содержит задающий генератор 12 и формирователь 13 импульсов управления. Датчик 14 тока первым и вторым, выходом А и Б соединен с двумя входами формирователя 13 импульсов. Входные цепи датчика 14 включены последовательно с транзисторами 2 и 3 усилителя 1 мощности. Для коммутации транзистора 2 трансформатор 4 тока содержит первичную 15, базовую 16 и. управляющую 17 обмотки, а для коммутации транзистора 3 трансформатор 5 тока содержит также первичную 18, базовую 19 и управляющую 20 обмотки. Обмотки 17 и 20 соединены с выходами формирователя 13 импульсов. Другие выводы рекуперационных диодов 7 и 6 подключены соответственно к точкам а и б соединения противоположных силовых транзисторов 2 и 3 усилителя 1 мощности с входными цепями датчика 14 тока. Датчик тока содержиттрансформатор2Ттокас первичными 22 и 23 и вторичными 24 и 25 обмотками, нагруженный каждой из вторичных полуобмоток через выпрямительные диоды 26 и 27 резисторами 28 и 29, на которых образуются однополярные импульсы напряжения, пропорциональные коллекторным токам транзисторов 2 и 3, Разделительные диоды 30 и 31 включены по схеме ИЛИ для формирования сигнала датчика тока, поступающего на задающий генератор 12. Выходы выпрямительных диодов 9 и 10 через силовой дроссель 32 (через его встречно включенные прлуобмотки 33 и 34) подсоединены к конденсатору 35 LC-фильт- ра 11. Демпфирующая цепь из последовательно соединенных резистора 36 и конденсатора 37 включена параллельно входу силового дросселя 32.

Полумостовой инвертор работает следующим образом.

Генератор 12 вырабатывает две последовательности широтно-модулиро ванных импульсов, сдвинутых по фазе один относительно другого на 180°. Эти последователь- ности импульсов поступают на основные входы В и Г формирователя 13 импульсов, чтобы посредством управляющих обмоток 17 и 20 трансформаторов 4 и 5 тока обеспечить переключение силовых транзисторов 2 0 и 3 усилителя 1 мощности со скважностью, необходимой для поддержания выходного напряжения постоянным.

Рассмотрим процессы переключения в полумостбвом конверторе при приближении 5 коэффициента заполнения управляющих импульсов усилителя 1 мощности к значению 0,5, т.е. когда режим работы полумостового конвертора сходен с режимом нерегулируемого преобразователя, работающего на вы- 0 ходной выпрямитель с LC-фильтром.

Допустим, перед коммутацией открыт силовой транзистор 2, удерживаемый в открытом состоянии положительной обратной связью между первичной 15 и базовой 16 5 обмотками трансформатора 4 тока. Следовательно, коллекторный ток этого транзистора, протекая через первичную обмотку 22 трансформатора 21 тока будет трансформирован по цепи: вторичная обмотка 24, 0 выпрямительный диод 26 и резистор 28. На последнем появится импульс напряжения положительной полярности, пропорциональный коллекторному току силового транзистора 2. Напряжение с этого плеча 5 согласующей части узлов защиты и блокировки поступает на один из вспомогательных входов Б формирователя 13 импульсов для дублирования сигнала по основному входу Г с целью удержания силового транзистора 0 3 в запертом состоянии включением управляющей обмотки 20 трансформатора 5

тока.

Одновременно с включением силового транзистора 2 открывается выпрямитель45 ный диод 9, пропускающий ток нагрузки полумостового инвертора через полуобмотку 33 силового дросселя 32 выходного LC- фильтра 11. При поступлении из генератора 12 импульсов на включение по входу В уп50 равляющей обмотки 17 трансформатора 4 тока и на отключение по входу Г формирователя 13 импульсов управляющей обмотки 20 трансформатора 5 тока происходит ел еду ю- . щее. Сразу же после их подачи включается

55 управляющая обмотка 17 трансформатора 4 тока для запирания силового транзистора 2, а отключение управляющей обмотки 20 трансформатора 5 тока блокируется сигналом по вспомогательному входу Б формирователя 13 импульсов ввиду наличия этапа

рассасывания при выключении транзистора 2 усилителя 1 мощности. Следовательно, на время этого этапа ввиду протекания по первичной обмотке 22 трансформатора 21 тока коллекторного тока силового транзистора 2 на вспомогательный вход Б формирователя 13 импульсов будет поступать сигнал блокирующий включение управляющей обмотки 20 трансформатора 5 тока для исключения протекания сквозного тока по транзисторам инвентора.

После окончания этапа рассасывания начинается формирование фронта выходного напряжения силового выпрямителя В это время начинается сброс энергии, накопленной за предыдущий полупериод в выходном трансформаторе 8, в источник питания через рекуперационный диод 7, первичную обмотку 22 трансформатора 21 тока и первичную обмотку выходного трансформато- р-а 8. Следовательно, и на так называемом этапе инверсного тока входе Б формирователя 13 импульсов будет присутствовать положительное напряжение, блокирующее выключение управляющей обмотки 20 трансформатора 5 тока, запрещающее включение силового транзистора 3 в инвео- сном режиме.

Включение силового транзистора 3 усилителя 1 мощности происходит после спада инверсного тока в первичной полуобмотке разделительного трансформатора 21 тока. Это формирует напряжение обратной полярности на входе силового выпрямителя, которое открывает выпрямительный диод 10 при еще закрытом выпрямительном диоде 9. При подключении выпрямительного диода 10 к вторичной обмотке 34 силового дросселя 32 происходит ограничение тока коммутации вспомогательных диодов 9 и 10 индуктивностью рассеяния силового дросселя 32 при включении его обмоток 33 и J4 встречно.

40 45 50

Резистор 36 и конденсатор 37 демпфируют высокочастотные выбросы напряже- ния, возникающие при коммутации обмоток трансформатора 8 и дросселя 32.

После включения транзистора 3 усилителя 1 мощности его коллекторный ток протекает через первичную обмотку 23 трансформируясь во вторичной обмотке 25 трансформатора 21 тока и создавая падение напряжения положительной полярности на втором резисторе 29. Напряжение с выхода А датчика 14 тока поступает на вход А формирователя 13 импульсов управления для блокировки включения управляющей обмотки 17 трансформатора 4 тока транзистора 2, запирающей его на все этапы полупериода преобразования.

Одновременно с подачей на входы А и Б формирователя 13 импульсов напряжения с резисторов 28 и 29 оно через разделительные диоды 30 и 31 поступает на вход задающего генератора 12. чтобы в каждый полупериод преобразования инвертора при превышении коллекторных токов транзисто- ров 2 и 3 определенного уровня установить блокирующий потенциал на защитном входе Д формирователя 13 импульсов для обязательного включения обеих управляющих обмоток 17 и 20 и запирания силовых тран- зисторов2 иЗ.

Фор мула изображения

1 .Полумостовой инвертор, содержащий 0 два транзистора, каждый из которых снабжен управляющим трансформатором тока с первичной обмоткой, включенной последовательно с транзистором, базовой обмот- кои. включенной между базой и эмиттером о транзистора, и управляющей обмоткой подключенной к соответствующему выходу блока управления, первый и второй датчики тока, каждый из которох по входной цепи включен последовательно с соответст- 0 вующим транзистором, а точка соединения входных цепей датчиков тока между собой подключена к выходному выводу инвертора, выход каждого датчика тока шунтиро- ван резистором и через разделительный Ь диод соединен с входом узла защиты, выход которого соединен с первым входом блока управления, появление сигнала на котором обеспечивает выключение обоих транзисто- ров, отличающийся тем. что, с целью 0 повышения КПД и надежности путем обеспечения защиты от сквозного и инверсного тока транзистора, в блок управления введены два узла блокировки включения тран- зистора, соединенные с вторым и третьим входами блока управления, к которым подключены выходы соответственно первого и второго датчиков тока, а встречно-параллельно цепи, состоящей из соответствую- щего транзистора и входных цепей обеих датчиков тока, включен введенный рекуперационный диод.

2. Инвертор по п.1.отл и ч а ю щ и й- с я тем. что оба датчика тока выполнены в виде общего трансформатора с двумя встречно включенными первичными обмотками, обрзующими входные цепи датчика тока, и двумя согласно включенными обмотками, подключенными к выходным выводам датчика тока через выпрямительные диоды

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания. Цель изобретения - повышение КПД и надежности путем обеспечения защиты от сквозного и инверсного токов транзистора. Транзисторы 2 и 3 управляются с помощью трансформаторов тока 4 и 5. Управляющие обмотки 17 и 20 трансформаторов тока 4 и 5 включены на выходе формирователя импульсов 13, на входы А-Д которого подаются сигналы выходов А и Б датчиков тока 14 и задающего генератора 12. Ток первичных обмоток 22 и 23 датчиков тока 14, проходящий через один из открытых транзисторов 2, 3 и рекуперационные диоды 6 и 7, до переключения транзисторов 2, 3 создает с помощью формирователя импульсов 13 блокировку включения соответствующего транзистора 2, 3, обеспечивая их защиту от сквозных и инверсных токов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.