Двухтактный инвертор Советский патент 1992 года по МПК H02M7/5383 

Изобретение относится к области электротехники, в частности, к преобразовательной технике, и может быть использовано для электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Известен двухтактный инвертор, содержащий задающий генератор с переключающим трансформатором, каждая вторичная обмотка которого соединена с цепью управления соответствующего из двух силовых транзисторов, подключенных эмиттерами через дроссель к первому входному выводу инвертора, а коллекторами - к крайним выводам первичной обмотки выходного трансформатора, (а.с. Nfe 851709, кл. Н 02 М 7/537. 1979).

Дроссели инвертора ограничивают величину тока транзисторов, резко возрастающего в конце полупериодов работы инвертора из-за насыщения трансформаторов,

Недостатком известного устройства является низкая надежность из-за того, что действие дросселя проявляется не раньше, чем произойдет хотя бы незначительное насыщение трансформатора, т.е. силовые транзисторы инвертора переключаются при значениях тока, существенно превышающих среднее значение тока инвертора.

Известен двухтактный инвертор, содержащий задающий генератор с переключающим трансформатором, каждая вторичная обмотка которого соединена с цепью управления соответствующего из двух силовых транзисторов, подключенных эмиттерами к первому входному выводу инвертора, а коллекторами к крайним выводам первичной обмотки выходного трансформатора, приV|

ixl

чем каждый трансформатор упомянутого инвертора снабжен дополнительной обмоткой, расположенной ортогонально его первичной обмотке (см. например, а,с. № 1282295 Н 02 М 7/537, 1983 г.).

Названные обмотки предназначены для симметрирования магнитных потоков в задающем и выходном трансформаторе и за счет этого - повышения к,п.д., а также надежности инвертора.

Недостатком известного устройства является низкая надежность из-за того, что действие дополнительных обмоток трансформаторов проявляется не раньше, чем произойдет хотя бы незначительное насыщение трансформатора, т.е. силовые транзисторы инвертора переключаются при значениях тока, существенно превышающих среднее значение тока инвертора, при одновременном существенном усложнении и удорожании трансформаторов.

Известен двухтактный инвертор, содержащий задающий генератор с переключающим трансформатором, каждая вторичная обмотка которого соединена с цепью управления соответствующего из двух силовых транзисторов, подключенных эмиттерами к первому входному выводу инвертора, а коллекторами - к крайним выводам первичной обмотки выходного трансформатора, дополнительный транзистор, резистор и два диода (см. Бас А.А. и др. Источники вторичного электропитания с бестрансформаторным входом. - Радио и связь, 1987 г., стр. 128, рис. 75) - прототип.

Недостатком прототипа является низкая надежность из-за возможности одностороннего подмагничивания магнитопровода выходного трансформатора.

Целью изобретения является повышение надежности двухтактного инвертора путем исключения одностороннего насыщения сердечника силового трансформатора, а именно, путем обеспечения в начале каждого полупериода работы инвертора одинаковой степени намагниченности сердечника его силового трансформатора.

Поставленная цель достигается за счет того, что в двухтактном инверторе, содержащем задающий генератор с переключающим трансформатором, каждая вторичная обмотка которого соединена с цепью управления соответствующего силового транзистора, два из которых подключены эмиттерами к первому входному выводу инвертора, а коллекторами - к крайним выводам первичной обмотки выходного трансформатора, дополнительный транзистор, резистор и два диода, - дополнительный транзистор эмиттером соединен с

первым входным выводом инвертора, коллектором - через цепь питания задающего генератора со входным выводом инвертора, а базой - через диоды с крайними выводами

первичной обмотки выходного трансформатора и через резистор - со вторым входным выводом инвертора, причем каждый диод включен в направлении проводимости тока, запирающего дополнительный транзистор.

0 На фиг. 1 приведен вариант двухтактного инвертора с двумя силовыми транзисторами и с отводом от середины первичной обмотки выходного трансформатора; на фиг.2 приведены осциллограммы сигналов в

5 основных цепях инвертора.

Двухтактный инвертор содержит задающий генератор 1 с переключающим трансформатором 2, каждая вторичная обмотка 3 которого соединена с цепью управления со0 ответствующего силового транзистора, два из которых (4 и 5) подключены эмиттерами к первому входному выводу 6 инвертора, а коллекторами - к крайним выводам 7 и 8 первичной обмотки выходного трансформа5 тора 9, дополнительный транзистор 10, резистор 11 и два диода 12 и 13. Дополнительный транзистор эмиттером соединен с первым входным выводом 6 инвертора, коллектором - через цепь питания

0 задающего генератора 1 со вторым входным выводом 14 инвертора, а базой - через диоды 12 и 13 с крайними выводами 7 и 8 первичной обмотки выходного трансформатора 9 и через резистор 11 - со вторым входным

5 выводом 14 инвертора, причем каждый диод 12 и 13 включен в направлении проводимости тока, запираюшего дополнительный транзистор 10.

Транзистор 10 шунтирован резистором

0 15. Нагрузка преобразователя - 16, 17 и 18 - диоды для шунтирования транзисторов 4 и 5 при их инверсном включении.

Устройство работает следующим образом.

5 Транзисторы 4 и 5, управляемые сигналами задающего генератора 1, периодически включаются и отключаются, работая в противофазе.

На коллекторах транзисторов 4 и 5 дей0 ствуют импульсы напряжения соответственно Uic4 И UK5 (СМ. фИГ.2).

На фиг,2в приведена форма напряжения питания Ui задающего генератора 1.

На фиг.2 приведена форма импульсов 5 напряжения Ua на первичной обмотке переключающего трансформатора 2,

В интервале времени О-т.2 на цепь управления ключа 4 поступает запирающий сигнал, а на цепь управления ключа 5 - отпирающий сигнал,

В интервале времени 0-ц происходит рекуперация энергии (см. фиг.2) и транзистор 5, независимо от сигнала управления, оказывается включенным инверсно (см.фиг.2) и при этом шунтирован диодом 18, который в интервале времени О-ti включен в прямом направлении.

В этом интервале времени за счет инверсного включения транзистора 5 открыт диод 13, благодаря чему транзистор 10 закрыт, и ток задающего генератора 1 (и, соответственно, напряжение на первичной обмотке переключающего трансформатора 2) понижен и определяется величиной резистора 15.

В интервале времени О-ti состояние транзисторов 4 и 5 не изменится, если даже задающий генератор отключить (т.е. отключить резистор 15); транзистор 4 не откроется до тех пор, пока на его вход управления не поступит отпирающий сигнал; инверсное включение транзистора 5 сохраняется, независимо от величины сигнала задающего генератора 1, до тех пор, пока ток рекуперации (см.фиг.2) интервал О-ti) не достигнет значения 0.

Однако, при пол-ном периодическом отключении задающего генератора возможно появление колебаний на обмотках переключающего трансформатора 2 или другие нарушения в работе задающего генератора 1 и за счет этого отпирание транзистора 4 в интервале времени О-ti, что привело бы к ухудшению работы инвертора,

Для исключения нарушений в работе задающего генератора 1 транзистор 10 шунтирован резистором 15, который позволяет одновременно понизить напряжение на закрытом транзисторе 10.

В момент времени ц происходит переключение транзистора 5 в прямое направление (см. фйг.2). В этот момент времени диод 13 запирается, транзистор 10 отпирается благодаря наличию резистора 11, на задающий генератор 1 поступает полное напряжение питания, и на его выходах размах сигналов, пропорциональных сигналу на первичной обмотке переключающего трансформатора 2, достигает максимальной величины, что необходимо для отпирания транзистора 5, открытое состояние которого в интервале времени ti-t2 обеспечивается только наличием отпирающего сигнала до- статрчной амплитуды, действующего на его базе.

Если пренебречь величиной напряжения питания задающего генератора 1 в интервале времени О-ti. то приближенно можно считать, что интервал времени ti-t2 5 соответствует первому полупериоду работы задающего генератора в устройстве-прототипе (поскольку в последнем питание задающего генератора не отключается в интервале времени О-ti); аналогично интер10 вал времени t3-t4 соответствует второму полупериоду работы задающего генератора.

Таким образом, начало каждого полупериода работы задающего генератора уста15 навливается в тот момент времени (моменты времени ti и ta), когда величина тока намагничивания выходного трансформатора инвертора равна 0, т.е. симметрирование работы выходного трансформатора

0 инвертора равна 0, т.е. симметрирование работы выходного трансформатора выполняется, в отличие от прототипа, не в конце полупериода, когда уже поздно, а в начале каждого полупериода работы инвертора, за

5 счет чего полностью исключено одностороннее насыщение сердечника выходного трансформаторы.

Благодаря этому повышена надежность работы двухтактного инвертора.

0

Формула изобретения Двухтактный инвертор, содержащий задающий генератор с переключающим трансформатором, каждая вторичная обмотка

5 которого соединена с цепью управления соответствующего силового транзистора, два из которых подключены эмиттерами к первому входному выводу инвертора, а коллекторами - к крайним выводам первичной обмотки выходного трансформатора, дополнительный

0 транзистор, резистор и два диода, отличающийся тем. что, с целью повышения надежности путем исключения одностороннего насыщения сердечника выходного трансформатора, дополнительный транзи5 стор эмиттером соединен с первым входным выводом инвертора, коллектором - через цепь питания задающего генератора с вторым входным выводом инвертора, а базой - через диоды с крайними выводами первичной

0 обмотки выходного трансформатора и через резистор с вторым входным выводом инвертора, причем каждый диод включен в направлении проводимости тока, запирающего дополнительный транзистор.

/

flte/

Использование: в системах вторичного электропитания и автоматики для преобразования постоянного напряжения в переменное. Сущность изобретения: силовые транзисторы управляются поочередно через полпериода с помощью задающего генератора, в цепь питания которого включен последовательно дополнительный транзистор. На интервале действия инверсного тока через транзистор, когда открыт диод, дополнительный транзистор закрыт и сигнал управления на силовой транзистор не поступает. Благодаря этому прямое пере- магничивание сердечника выходного трансформатора всегда начинается с момента перехода через ноль тока намагничивания и, тем самым, исключается одностороннее насыщение сердечника выходного трансформатора 3. 2 ил.