Двухтактный транзисторный инвертор Советский патент 1990 года по МПК H02M7/537 

На чертеже представлен двухтактный J5 транзистора в режиме насьш1ения.

транзисторный инвертор, один из вариантов технической реализации.

Двухтактный транзисторный инвертор содержит силовой трансформатор 1 с нагрузкой во вторичной обмотке, первичной обмоткой 2 соединенный через две первичные обмотки 3 и 4 переключающего трансформатора 5 с коллекторами транзисторов 6 и 7„ Эмиттеры транзисторов 6 и 7 через обмотку 8 разделительного трансформатора соединены с вторым входным выводом 9 источника 10 напряжения. Отвод от средней точки первичной обмотки 2 силового транзистора 1 через вторую обмотку 11 разделительного трансформатора соединен с первь1м входным выводом 12 питания источника 10„ Резистор 13 мягкого самовозбуждения инвертора включен между первым входным выводом 12 питания источника 10 и отводом от средней точки вторичной обмотки 14 переключающего трансформатора 5, Базы транзисторов 6 и 7 соединены с началом и концом соответственно вторичной обмотки 14 переключающего трансформатора 5, а также с двухуровневыми диодными ограничителями 15 и 16 напряжения о Источник 17 управляюш 1х импульсов подключен к первичной обмотке 18 разделительного трансформатора

Инвертор работает- следующим образом,

В начале рассмотрим случай, когда импульсы управления с выхода источника 17 управляющих импульсов отсутсвуют и напряжение на вторичных обмотках 8 и 11 разделительного трансформатора равно нулю, В данном случае инвертор работает как обычный, транзисторный инвертор с дополнительным переключающим трансформатором, С помощью резистора 13 мягкого самовоз0

5

0

5

0

5

0

5

Переключение транзистора происходит по току базы, т,е, в режиме включения с общим эмиттером. Из-за инерционности выключения транзистора включение второго транзистора происходит раньше, чем полностью закроется закрываюш 1йся транзистор, В результате на коллекторах обоих транзисторов вьщеляется импульсная мощность, значительно превышающая мощность рассеивания на коллекторах в период времени между переключениями

Данный недостаток инвертора устраняется после включения в работу источника 17 управляющий импульсов Период следования импульсов управления выбирается меньше минимального периода автоколебания инвертора с переключающим трансформатором во всем диапазоне изменения тока нагрузки, В результате процесс выключения транзисторов осуществляется до момента выхода транзистора из режима насыщения, а включение второго транзистора - с задержкой во времени, равной длительности управляющего импульса. Включение и выключение транзисторов осуществляется в режиме включения транзистора с общей базой, что значительно снижает мощность рассеивания на коллекторах транзисторов в моменты включения и выключения.

Принцип действия инвертора в режиме управления от источника управляющих импульсов заключается в следующем,

Рассмотрим момент времени, когда транзистор 6 открыт, а транзистор 7 закрыт о Ток от источника 10 протекает от конца обмотки 11 разделительного трансформатора к ее началу и средней точке силового трансформатора 1, затем через первичную обмотку 3 (от ее начала к концу) поступает на коллектор

транзистора 6, затем ток коллектора суммируется с током базы транзистора 6 и поступает на начало второй обмотки 8 разделительного трансформатора и замыкается на второй входной вывод источника 10. На вторичной обмотке 14 переключающего трансформатора 5 транс формируется напряжение, приводящее к протеканию тока базы транзистора 6, достаточного для его насыщения. Пусть ток базы с начала обмотки 14 проходит через база-эмиттерную цепь транзистора 6, затем суммируется с током коллектора транзистора 6 и через обмотку 8 разделительного трансформатора протекает на второй входной выод 9 источника 10 и через диод ограничителя 16 напряжения замыкается на конец обмотки 14 переключающего трансформатора 5. Намагничивания магнитопрово- да разделительного трансформатора не происходит из-за протекания рабочих токов через обмотки 11 и 8 в противоположных направпенияХо Кроме того, ток -базы транзистора 6 определяется током коллектора и коэффициентом трансформации переключающего трансформатора, что позволяет добиться компенсации во всем диапазЬне рабочих токов инвертора при соответствующем подборе числа витков обмоток трансформаторов, удовлетворяющем условию

W(L 1 + Wj WgWi4

где W|, - число витков обмотки 11;

Wa - число витков обмотки 8 раз0

делительного трансформатора;

W,, - число витков обмотки 3 (или

..4);

WiA ЧИСЛО витков обмотки 14 переключающего трансформатора 5.

Управляющие импульсы с источника 17 поступают на вторичные обмотки 8 и 11 разделительного трансформатора и приводят к повьшению потенциала эмиттеров транзисторов 6, 7 и средней точки первичной обмотки 2 силового трансформатора 1. Так как число.витков обмотки 11 больше числа витков обмотки 8, прирост напряжения средней точки обмотки 2 вьш1е, чем прирост напряжения на эмиттерах транзисторов. Однако за счет обратной связи напряжение на обмотке 14, а следовательно, и на обмотке 3 пе1610570

реключающего трансформатора 5 увеличивается, в результате чего напряжение на первичной обмотке 2 трансформатора 1 до момента начала закрытия транзистора 6 не изменяется, т„е. шунтирования нагрузкой инверто- . ра выхода источника управляющих импульсов не происходит. При увеличеIQ НИИ напряжения на обмотке 8 до значения, при котором напряжение на базе транзистора 6 начинает ограничиваться величиной верхнего уровня ограничения, начинается выключение тран 5 зистора 6, в результате чего из-за уменьшения тока в обмотке 3 переключающего трансформатора 5 напряжение на базе транзистора 6 начинает уменьшаться, что дополнительно

20 ускоряет процесс закрытия транзистора 6. По окончании лавинообразного процесса закрьп ия транзистора на вторичной обмотке 14 переключающего трансформатора 5 за счет размагничи25 вания магнитопровода трансформатора индуцируется напряжение, приводящее к протеканию тока по цепи: конец обмотки 14 - диод ограничения верхнего уровня напряжения диодного ог30 ранпчителя 16 - второй входной вывод 9 источника 10 - диод нижнего уровня ограничения напряжения диодного ограничителя 15 и начало обмотки 14. В результате на базе транзистора 6 устанавливается отрицательное запирающее напряжение, а на базе транзистора 7 - положительное, по величине равное значению верхнего порога ограничения ограничителя 16. Однако транзистор 7 закрыт напряжением на э№1ттерах с обмотки 8, Во время действия управляющего импульса с выхода источника 17 происходит размагничивание магнптопровода трансформа,с тора 5 через низкоомные частки диодов ограничителей уровней, что приводит к.затягиванию во времени процесса размагничивания, т.е. к увеличению времени; когда на обмотке 14

CQ индуцируется напряжение от размагничивания магнитопровода. Это позволяет увеличивать длительность и fflyльca управления, что необходимо при работе инвертора в стабилизаторах напряжения, работающих по принципу широт35

40

55

но-импульсной модуляции.

При снижении-напряжения на SMITT- терах транзисторов 6, 7 в момент формирования заднего фронта управляющего

импульса происходит открытие транзистора 7, так как на его базе сохраняется положительный 71отенциал, за сче трансформирования напряжения из-за размагничивания магнитопровода на обмотке 14. Одновременно происходит надежное запиратше транзистора 6 и полное открытие и насыщение транзистора 7о В дальнейшем процесс работы инвертора ловторяется аналогично изложенному При рассмотрении режимов работы инвертора, влиянием тока начального запуска инвертора через резистор 13 можно пренебречь, так как он выбирается значительно меньше минимальных рабочих токов инвертора и существенно на его работу не влияет.

Формула изобретения

Двухтактный транзисторный инвертор, содержащий силовой трансформатор вторичная обмотка которого подсоеди- иена к выходным выводам, и два транзистора, подключенных коллекторами

10

5

0

5

к его первичной обмотке через первые обмотки переключающего- трансформатора, вторая обмотка которого под1а ю чена к базам транзисторов, причем средняя точка второй обмотки переключающего трансформатора через резистор соединена с первым входным выводом, отличающийся тем, что, с целью повьшения надежности и расширения функциональных возможностей за счет уменьшения времени рассасьшания неосновных носителей в области базы транзисторов, в него введены источник управляющих импульсов с разделительным трансформатором и два двухуровневых диодных ограничителя напряжения, под- : ключенньгх к базам транзисторов и второму входному выводу, причем первая обмотка разделительного трансформатора включена между эмиттерами транзисторов и вторым входным выводом, а другая обмотка этого трансформатора включена между средней точкой первой обмотки силового, трансформатора и первым входным вьшодом.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в устройствах электропитания для преобразования напряжения постоянного тока, в стабилизаторах напряжения, импульсной технике. Цель изобретения - повышение надежности и расширение функциональных возможностей за счет уменьшения времени рассасывания неосновных носителей в области базы транзисторов. Инвертор содержит силовой трансформатор 1 с нагрузкой и переключающий трансформатор 5, связанный обмотками 3,4,14 с транзисторами 6,7. Двухуровневые ограничители 15,16 напряжения подключены к базам транзисторов 6,7. При подаче синхроимпульсов транзисторы 6,7 подключаются по схеме с общей базой, что повышает быстродействие. 1 ил.