Транзисторный преобразователь с широтно-импульсной модуляцией Советский патент 1979 года по МПК H02M7/537 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано во вторичных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры. Известен инвертор, на выходе которого модуляция импульсного напряжения осуществляется за счет управляющего ШИМсигнала на входе переключающих элементов (транзисторов Или управляемых вентилей) 1. Недостатком известного устройства является отсутствие запирающего напряжения при выключении транзисторов, что приводит к увеличению длительности фронтов переключения (снижению КПД) и углов коммутации (ограничивает увеличение частоты инвертирования) из-за значительного времеШ рассасывания неосновных носителей заряда в базовой области. Известен статический преобразователь постоянного напряжения, в котором регулирование выходного напряжения осущесгвляется за счет изменения фазового сдвига между прямоугольными напряжениями, снимаемыми с двух усилителей мощности. 2. Недостатки известного устройства объясняются наличием дополнительного силового канала, что приводит к усложнению схемы преобразователя, снижению его надежности, а наличие двух силовых трансформаторов снижает КПД и увеличивает вес и габариты всего устройства. Наиболее близким техническим рещением к изобретению является регулируемый транзисторный инвертор, позволяющий осуществлять ширЬтно-импульс1€ую модуляцию выходного напряжения с помощью одного усилителя .мощности 3. Устройство включа., В себя ведущий и ведомый генераторы с трансформаторами и обмотками управления, двухтактный усилитель мощности на силовых транзисторах с ограниченными резисторами и трансформатором, трансформаторы тока и источники смещения, обмотки отпирания трансформатора ведомого генератора с форсирующими цепями, обмотки запирания трансформатора ведущего генератора с разделительными диодами, управляющие транзисторы, базовые резисторы и нагрузку. Недостатками Инвертора являются сложность схемной реализации, снижающая надежность устройства, пониженный КПД и шйченньГе возможности поЩшёния частоты преобразования., Сложность схемы обусловлена необходимостью использования в цепях управления дополнительных источников смещения, трансформаторов тока и управляющих транзисторов. Наличие дополнительных элемен говв цейях управления силовб х транзисто ров приводит к увеличению потерь мощности и снижению КПД устройства. Значительная величина суммарного вре йетй выключения управляющих и силовых транз с торов ограничивает повышение часfofbf инвертирования в предлагаемом устройстве. Цель изобретения - упрощение схемы, повышение надежности и КПД, а также уменьшение времени выключения транзисторов усилителя мощности, необходи1иоё повышения частоты инвертирования. Для этого транзисторный преобразователь с широтно-импульсной модуляцией, содержащий ведущий и ведомый генераторы с трансформаторами, обмотки п:равления которЬ1х соединенЬ пбследоватёльно-соглас; но, двухтактный усилит ель мощности с лОвыми транзисторами, а также ограничительные резисторы, причем обмотки управле НИН одного из генераторов включены параллельно управляющим переходам силовых - ---транзисторов- Через разделительные диоды, Связанные с управляющими электродами тех же транзисторов, снабжен догга7гнительньши пропускающими диодами, каждый из которых включен па р аллёльно с оотвётсТву(6 ТЗХёму {разделительному диоду че|рёз 6гранй. чительный резистор и обмотку управления другого генератора. Такое включение позволяет упростить СХёму управления силовыми транзисторами, улучшить условия их выключенйя и у величить КПД преобразователя прирасЩярении Диапазона и увеличении частоты переключения. На чертеже изображен предлагаемый транзисторный преобразователь, принципиальная схема.. Он содержит ведущий генератор 1, ведомый генератор 2, трансформаторы 3, 4 геШраторов, первичные обмотки 5, 6 трансформаторов генераторов, обмотки 7-10 управления трансфорйаторов генераторов, ко Ttfp15F ffonaрно соёДййеньГ пОСлeдdвaтeльнoсогласно, силовые транзисторы 11, 12 усилителя мощности, трансформатор 13 усили теля МОЩНОСТИ, коллекторные обмотки 14, 15 трансфбртатора усилителя мощности, выходную обмотку 16 трансформатора усили теля мощности, нагрузку 17, ограничительные резисторы 18, 19, пропускающие диоды 20, 21, разделительные диоды 22, 23, причем обмотки управления 9, 10 ведомого генератора 2включены параллельно управ ляюШим переходам силовых транзисторов II, 12, а обмотки управления 7, 8 ведущего генератора через ограничительные резисторы 18, 19 и пропускающие, диоды 20, 21 параллельно разделительным диодам 22, 23. Работу схемы рассмотрим с момента времени, когда силовой транзистор 11 открыт, а транзистор 12 закрыт. Отпирающий базовый ток в транзисторе 11 протекает под действием суммарного напряжения, снимаемого с обмоток 7, 9. Диод 20 проводит ток, а разделительный диод 22 закрыт напряжением с обмотки 9. При изменении полярности напряжения на трансформаторе 4 ведомого генератора 2 к транзистору 11 прикладывается запирающее напряжение через диод 22 и происходит интенсивное рассасывание избыточных носителей заряда из его базы. В это время отпирающий базовый ток транзистора 11 равен нулю при йу.девом Суммарном управляющем напряжении. Выключением силового транзистора формируется интервал паузы в выходном напряженки усилителя мощности. Отпирание транзистора 12 не произойдет до тех пор, пока не изменится полярность сигнала на выходе ведущего генератора 1 из-за/отсекающего действия разделительного диода 23. При появлении отпирающего сигнала на базе транзистора 12 диод 21 Открывается; и транзистор начинает проводить ток, который трансформируется в нагрузку 17 через трансформатор 13. Далее процессы повторяются - аналогично, причем управление открытым транзистором осуществляется источником тока, а запирание происходит от источника напряжения. Это значительно улучшает условия коммутации силовых транзисторов, снижает величину времени рассасывания избыточных носителей заряда и создает возможность для повышения частоты инвертирования при высоком КПД. Регулируя фазовый сдвиг между сигналами, поступающими с трансформаторов ведущего й вдомого генераторов, можно изменять действующее значение напряжения на нагрузки. Транзисторный преобразователь с ШИМ может быть выполнен по мостовой, несимметричной мостовой и другим известным схемам преобразования, как однофазным, так и многофазным, причем в качестве запирающего источника в цепи разделительных диодов могут использоваться обмотки любого из генераторов с соблюдением необходимой фазировки. Изобретение позволяет повысить рабочую частоту преобразования в 8-10 раз сКПД до 90°/о при значительном упрощении схемы и снижении габаритов устройства бблее чем в 5 раз. Формула изобретения Транзисторный преобразователь с широтно-импульсной модуляцией, содержащий ведущий и ведомый генераторы с трансформаторами, обмотки управления которых соединены последовательно-согласно, а также двухтактный усилитель мощности с силовыми транзисторами и ограничительными резисторами, причем обмотки управления одного из генераторов включены параллельно управляющим переходам силовых транзисторов через разделительные диоды, связанные с управляющими электродами тех. же транзисторов, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, преобразователь снабжен дополнительными пропускающими диодами, каждый из которых включен параллельно соответствующему разделительному диоду через ограничительный резистор и. обмотку управления другого генератора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3715649, кл. Н 02 М 7/537, 1967. 2.Авторское свидетельство СССР № 140883, кл. 21 d2 12/03-04, 1961. 3.Отчет о направлении исследовательских работ. Часть 2. «Разработка и исследование преобразователей постоянного тока в трехфазный переменный ток (промежуточный отчет). Гос. per. У 22/25, и, в. № Г-33882 Б 472389, М., МЭИ, 1975, с. 39.

, LA , LA,-