Мостовой усилитель мощности Советский патент 1977 года по МПК H03F3/20 H02P7/28 

1

Изобретение относитея к автоматизированиым электроприводам и может быть иснользовано для управления исполнительными электродвигателями постоянного тока в приводах, к которым предъявляются новышеиные требования но быстродействию, точностн, весу и габаритам, в частности в устанавлнваемых иа иодвил иых объектах.

Известны мостовые усилители, выполненные на транзисторах.

Эти мостовые усилители обладают одиим иедостатком - одиовремеииым иереключением двух иоследовательно включеииых силовых транзисторов, что обуславливает появлеине сквозных токов и, следовательно, излишнюю мощность, рассеиваемую во время переключения. С целью исключения или ограиичення сквозных токов в мостовых усилителях мощности ирпменяются различные меры и устройства в той или ииой мере удовлетворяющие поставленпой иели.

Из известных мостовых усилителей мон1,иости ближайшим аналогом изобретению является мостовая схема, содержащая в каждом илече силовой транзистор, уиравляюниш траи3iicjOp, эмиттер которого связаи с базой силового транзистора, а база и коллектор связаны через резисторы с минусом дополнительиого источника ннтапия, и нереключаюиип транзистор, коллектор которого через резистор связаи с базой уиравляюи1,его транзистора.

Исключение сквозных токов в такой мостовой схеме обесиечнвается от весьма сложным иа практике подбором элементов схемы и режима их работы.

Обязательное в этом случае 1сиользованпе низкочастотных транзнсторов в цепях управления из-за искажения фронтов управляющих импульсов отрицательно влняет иа работу силовых транзисторов в мосте.

Целью изобретения является исключение сквозных токов в .мостовом усилителе мои иости за счет введения быстродействующей блокнрующей взаимосвязи между силовыми траизисторами в каждой иоловиие моста, благодаря которой в каждый .моменг времени может быть открытым только один силовой траизистор, а переключаются оии только с переходом через состояиие закрытых траизисторов.

Иоставлениая цель достнгается тем, что в мостовой усилитель мощиости в плечо введеи доиолпительный транзистор, у i oторого коллектор через резистор связан с базой переключаюп1,его транзистора друго|-о илеча иоловпны моста, а входная цепь с j)C3nстором в базе подключена параллельно резистору в цеии коллектора уиравляюи1,его траизистора, при этом между резистором и коллектором управляющего транзистора включен диод, а коллектор через ограничитель тока (наиример, резистор) подключен к цепи коллектора своего силового транзистора после добавочпого сопротивления.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема мостового усилителя Monj,HOCTn. Мостовой усилитель моп1ности состоит из четырех одинаковых плеч и управляется от трех дополнительных источников Ui, U-2, Uz коммутацией запирающего напряжения па составные транзисторы моста от источника и переключающими транзисторами. Для пояснения принципа работы мостового усилителя мощности рассмотрим работу одной половины транзисторного моста. В статическом состоянии траизистор 1 в илече 2 паcbiHieii базовым током. В нлече 2 через открытый транзистор 1, резистор 4 п диод 5 транзисторы 6, 7 заиерты наиряжепием от источника t/4, входная цень транзистора 8 обесточена и он не оказывает влияния на транliHCTop 9 в нлече 3.

В плече 3 ири закрытом транзисторе 9 транзисторы 10, 11, 12 открыты дополиительпЕям источппком t/i. Транзистор 10 насыщен по току базы через резистор 13, а транзистор 11 частичио насыщен током базы через открытый траизистор 10, резистор 13, диод 14, резистор 15, резистор 16 и входную цень транзистора 12.

В этом случае входная цепь транзистора 12 насыщается током базы через резистор 16, диод 14, транзистор 10, транзистор 11, резисторы 17, 18, и транзистор 1 в плече 2 заблокирован от закрытия насыщением током базы от источника f/n через источник f/4 и через резистор 19, открытый транзистор 12, источник L/i, транзнстор 11. Переключение транзисторов в плечах транзисторного моста происходит управляющим сигналом на закрытие транзистора 1 и открытие транзистора 9 в плече 3.

Транзистор 1 заблокирован от закрытия и остается открытым, а остальные транзисторы в этом плече остаются закрытыми. Поэтому в плече 3 открывается транзистор 9, закрываются напряжением от источника f/4 транзнсторы 10, 11 и обесточивают входную цепь транзистора 12, который закрывается и снимает блокировку с транзистора 1. После этого транзистор 1 закрывается управляюпи1м сигналом, а трапзисторы 6, 7 и 8 открываются дополннтельным источником U. Транзистор 6 насыщается по току базы через резистор 20,

а транзистор 7 насыщается частично через открытый транзистор 6. Открытый транзистор 8, в свою очередь, заблокирует от закрытия транзистор 9 током базы от источников f/4, . Переключение силовых транзисторов происходит так, что вначале закрывается открытый, и иосле этого открывается закрытый, что полностью исключает сквозные токи в мостовом усилителе мощиости, так как иереключение ироисходит только с переходом через состояние закрытых транзисторов At.

Предлагаемое устройство, таким образом, обесиечивает принципиальное и надежное исключение сквозных токов в мостовом усил1ггеле мощности за счет введенной блокирующей взаимосвязи между силовыми транзисторами. При этом оно не вносит заметных ухудшений в работу схемы, не требует настройки и сравнительно нросто реализуется ирактически.

Устройство исключает необходимость использования в цепях управления низкочастотных транзисторов или других задержек, искажаюи;пх фронты управляющих имиульсов, которые увеличивают мопцюсть, рассеиваемую в

силовых траизисторах в режиме иереключсиия.

Предлагаемое устройство устраняет необходимость введения элементов ограиичения сквозных токов в мостовом усилителе мониюсти таких, как дроссели и др.

Формула изобретеиия

Мостовой усилитель мощности, содержащий в каждом илече силовой транзистор, управляющий транзистор, эмиттер которого связан с базой силового транзистора, а база и коллектор связаны через резисторы с минусом дополнительного источника нитания, и переключающий транзистор, коллектор которого через резистор связан с базой управляющего транзистора, отличающийся тем, что, с целью исключения сквозных токов, в каждое илечо введен донолнительный транзистор, у

которого коллектор через резистор связан с базой переключающего транзистора другого плеча иоловины моста, а входная цепь с резистором в базе нодключена нараллельно резистору в цеии коллектора управляющего траизпстора, при этом между резистором и коллектором управляющего транзистора включеи диод, а коллектор через ограничитель тока (например, резистор) подключен к цепи коллектора своего силового траизистора иосле добавочиого соиротивлеиия.