Инвертор Советский патент 1977 года по МПК H02M7/537 

/

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть испопьэовано при построении вторичных источников гш--1 тения,

.1й составной тр6нзистор1Н)1й ключ, применяемый в инверторе, обладает повышеша 1ми статическим noTepsOviH, дли его насыщения прИмаияот схему с пстсчииком смёщошЕЯ, вводимым в управляющую иепь силов мх транзистора. Этим источником можёт быть источгопс тока, в другом случае источ ник аапряження.

В схеме усилителя мощности в качестве источника смешения используется токовый трансформапф, первичная обмотка которого включена в &епь нагрузки, а вгоричн19я - в управлшощую цепь силового транзистора последовательно с переходом коллёктор-эмиттер управляющего транзистора ij

I Недостаток схемы состоит в том,-что BBtuqr наличия жесткой связи между токам в рбмотках токового трансформатора силовой транзистор постоянно находится в режиме глубокого насыщения при любых токах нагрузки а) в этом нет необходимости,

так как фактический коэффициент усиле1гая транзистора по току зависих от тока нагрузки, В результате увеличиваются статические потери в базовой пгпн силового транзистора. Кроме того, в схеме возникают сквозные токи. Это связано с тем, что i переллючение транзисторов из режикш насыщения в режим отсечки происходит с некоторой задержкой, вызванной рассасыванием неосновных носителей в области базы. Это приводит к увеличению динамических потерь,

В схема инвертора в качестве источника смешения использованы обмотки выходного трансформатора напряжения 1;2. В этой схеме глубина насыщения силового транзистора стабилизирована на определенном уровне путем выбора необходимой в шчины напряжения смешения. Однако переключение траизиеторов в зону отсечки также происходит ИЗ зоны насыщения, поэтому процесс выкл1очвния силового транзистора происходит с некоторой задержкой, оп|ределяемой временем рассасывания неоснов.ных йосвтвлей. Для убтранения сквозных токов необходимо принимать специальные меры, связанны с введенвем задержки на включение транзис торов, что сложно и в ряде случаев иедо пустимо. Цель изо етения - уменьшение динамических потерь rjyTBM предварительного выво да транзистора вз области насыщения в активную область перед включением. Это достигается тем, что формирователь управлякших импульсов и формирователь напряжения смещения образуют цепь ведущий -ведомый, причем формирователь напряжения смешения является ведущим и соединен с формирователем управлякяцих импульсов, через эоемент задержки. В результате такого включения в цепи базы силового транзистора формируется ток ступенчатой формы, который-в течение почти всего открытого полуп иода обеспечива ет работу транзистора в режик1е насыщения Незадолго до момента переключения транзи тора (за 10-20 Мкс) сигнал источника см щения изменяет свой знак, в результате че го транзистор выходит в актианую область и ток базы резко уменьшается (за счет ув личения фактического коэффициента усилени по току). Таким образом, избыточные носители в области базы рассасываются на интервале открытого состояния и не оказывают влияния на процесс выключения транзистора, который проходит без задержки, и в схеме не создается условий для протекан сквозных токов. На фиг. 1 изображена схема инвертора в полумостовом варианте,, на фиг. 2 - времешй.1е диаграммы. Инвертор содержит составные транзисторные ключи 1,2 на силовых и вспомогательных транзисторах, формирователь 3 напряжения смещения (жзточник смещения) с выходным трансформатором 4, элемент задержки 5 и формирователь 6 управляк ЩИХ импульсов (источник управляющих сигналов). В данном случае он выполнен с трансформаторным выходом (трансформатсф 7), но в общем случае может быть построен по схеме с гальваническими связями. Второе плечо схемы образовано конденса.торным делителем напряжения. Токи без управляющих транзистхэров ограничены ре|3исторами, а их управляющие переходы шунтированы диодами иди.еспечения надежного запирания битовых | 1 нэисторов. Полярности напряжения, рбозйаченные на схеме, соответствуют открытому состоянию ключа 1 н закрытому состоянию ключа 2. Инвертор работает следующим образом. Предположим, что ключ 1 открыт, а ключ 2 закрыт. В течение больцЕОЙ части полупериода напряжение на вторичной обмотке трансформатора 4 («:1В) компенсирует падение напряжения на переходе коллектор - эмиттер управляющего транзистора ключа 1. При этом напряжение на переходе база-коллектор силового транзистора имеет положительную полярность (плюс на базе), что соответствует его работе в режиме насыщения. Ток базы ( ij ) силового транзистора равен (,т)Где 3 - ток коллектора, /5 - коэффициент усиления по току в режиме насыщения. В определе1шый момент времени происходит изменение поляр-ности сигнала смещения ( Ifj ). При этом изменяется знак напр51жения на переходе база-коллектор силового транзистора, что соответствует выходу рабочей точки из области насыщения в актирную область (минус па базе относительно коллектора). Это приводит к увеличению коэффициента . усиления транзистора и скачкообразному уменьшению базового тока до величины ., где Д - коэффициент усиления по току в активной области. Избыточные носители в области базы исчезают, транзистор подготовЛен к процессу выключения. Через некоторое время лt, определяемое схемой задержки, происходит изменение полярности управляющего сигнала ( Ux ) что приводит к мгновенному переключению транзисторных ключей 1, 2. Выдержка временил должна превышать максимально возможное время рассасывания избыточных носителей в силовых транзисторах (примерно 10 Мкс), После изменения пол55 ности сигнала U . процессы в схеме повторяются: ключ 1 запирается, а ключ 2 отпирается. Следова ельно, при такой схеме управления, обеспечивается оптимальная работа составных транзисторных ключей в различных усилителях мощности, выполненных по мостовой схеме или по схеме со средней точкой трансформатора. Формула из,обретения Инвертор, состояний из составных управляемых ключей, образованных основными ги вспомогательными транзисторами, базовые цепи которых соединены с обмотками управления, связанными с формирсжателем управл: юших импуиьсов, а последсюательно с переходом эмиттер -коллектор каждого из вспомогательных транзгазторов включена соответствующая обмотка смещения, причем об;моткн смещения связаны с формирователем

напряжения смещения о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью уменьшения динамических потерь, указа1шые формирователи образуют цепь ведущий-ведомый, причем формирователь напряжения смещения является ведущим и свединен с формирователем управляющих импульсов через элемент задержки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.|Коссов О. А., Усилители мощности на транзисторах в режиме переключателей, Энергия, М,/ 1971, с, 114-115.

2. Сб.Электрой ая техника и автоматика, вып. 3,1972, с. 141..

U: