Инвертор Советский патент 1979 года по МПК H02M7/537 

(54) ИНВЕРТОР форматора включена через дополнительный конденсатор параллельно упомянутому конденсатору, или первичная обмотка трансформатора может быть включена последовательно с конденсатором. На фиг. 1 изображен инвертор, выполненный в виде автогенератора по типу схемы Роера, содержащий описанный выше диодно-конденсаторный мост в качестве датчика тока конденсатора. На фиг. 2 изображен инвертор, выполненный в виде ключевого усилителя мощности (с внещнйм управлением), содержащий трансформатор в качестве датчика тока конденсатора, при этом первичная обмотка трансформатора через дополнительный конденсатор включена параллельно упомянутому конденсатору. На фиг. 3 изображен инвертор, в котором первичная обмотка трансформатора, использованного в качестве датчика тока, вклю чена последовательно с конденсатором. В устройстве на фиг. 1 между входными выводами, для подключения источника питания I и 2 через силовые ключи (транзисторы) 3 и 4, шунтированные диодами 5 и 6, включены секции 7 и 8 первичной обмотки силового трансформатора 9. Между управляющими электродами силовь1х ключей 3 и 4 включена цепь из соединенных последовательно обмотки 10 обратной связи и токоограничивающего элемента II. Управляющий электрод силового ключа 3, кроме того, через резистор 12 связан с НИНОЙ питания 1. Управляющие цепи силовых ключей 3 и 4 цунтированы диодами 13 и 14. Между крайними выводами первичной об .мотки трансформатора 9 включен конденсатор 15. К обкладкам этого конденсатора подключены два противолежащих вывода диодно-конденсаторного моста, образованного диодами 16, 18 и конденсаторами 17 и 19. Каждый из двух других противол.ежащих выводов моста связан с электродами управления силовых ключей 3 и 4 через запирающие цепи 20, 21, которые могут быть выполнены в виде диодов. В устройстве на фиг. 2 в качестве датчика тока применен трансформатор 22, у которого первичная обмотка 23 через конденсатор 24 подключена параллельно конденсатору 15, а вторичная обмотка 25 через диодные цепи 20 и 21 связа {а с электродами управления силовых ключей 3 и 4, параллельно конденсатору 15 включены два последовательно включенные конденсаторы 26, 27, а их общая точка соединена с выводом 2. На фиг.,3 изображен вариант, когда нервичная обмотка 23 трансформатора 22 включена последовательно с конденсаторо м 15. Инвертор работает следующим образом. Запирание транзистора 3 происходит изза возрастания тока намагничивания трансформатора 9, вследствие чего транзистор выходит из состояния насыщения. Это вь1зывает уменьщение тока, задаваемого в базу транзистора цепью положительной обратной связи, и, как следствие, уменьщение тока коллектора. Из-за наличия индуктивности последовательно с первичной обмоткой 7 (например, индуктивности рассеяния) или при индуктивном характере нагрузки на вторичной стороне трансформатора 9, ток обмотки 7 не может мгновенно измениться. Поэтому ток, равный разности между током обмотки 7, который до момента начала запирания транзистора 3 был равен току коллектора, и уменьщивщимся током коллектора, замыкается через конденсатор 15 и обмотку 8. Обычно обмотки 7 и 8 наматываются в два провода, и величиной индуктивности рассеяния между ними можно пренебречь. Вследствие этого изменение потенциалов на коллекторе транзисторов 3 и 4, связанных через конденсаторную цепь 15, происходит на равную величину, но противофазно: потенциал на коллекторе транзистора 3 повыщается, а на коллекторе транзистора 4 - понижается. Понижение потенциала на коллекторе транзистора 4 вызывает протекание тока через конденсатор 17 и диодную цепь 20 в базовую цепь транзистора 3. Этот ток противоположен отпирающему току базы, а его величина пропорциональна величине тока, протекающего через конденсаторную цепь. Коэффициент пропорциональности зависит от соотношения емкости конденсаторов 17 и 15. Поступление запирающего тока ускоряет спад тока коллетора, а это, в свою очередь, вызывает увеличение тока через конденсатор 15, а следовательно, и запирающего тока через элементы 18 и 20, и так далее лавинообразно. Таки.м образом, следствием введения датчика тока, содержащего элементы 16, 17, 18, 19, 20, 21, является ускорение процесса спада коллекторного тока запирающегося трапзистора путем задания отрицательного тока в базовую цепь этого транзистора. Это ускорение уже само по себе вызывает уменьшение коммутационных потерь в приборе. После спада до нуля коллекторного тока транзистора 3 изменение напряжения на первичной обмотке трансформатора обусловлено рассеянием энергии, накопленной в сердечнике (т. е. в индуктивност,и намагничивания), а также в иЕ1дуктивностях, включенных последовательно с обмотками (в индуктивностих рассеивания, нагрузочный и т. п.). В течение всего времени, пока происходит пониж енис потенциала наколлекторе транзистора4, током через конденсатор 17

оба транзистора 3 и 4 поддерживаются в запертом состоянии. В момент, когда потенциал на коллекторе транзистора 4 спадет до нуля, отпирается диод 6 и происходит фиксация потенциала. При этом ток через конденсатор 17 скачком уменьшается до нуля, а на коллекторе транзистора 3 устанавливается потенциал, равный удвоенному напряжению питания.

При уменьшении до нуля тока через конденсатор 17 в базовую цепь транзистора 4 начинает поступать отпирающий ток, поддерживающий его в состоянии насыщения.

Таким образом, сочетание конденсатора 15с датчиком тока, образованным элементами 16, 18, 19, 20, 21, обеспечивает отпирание транзистора 4 при нулевом потенциале на его коллекторе, что также уменьшает коммутационные потери, но уже при отпирании.

Во второй полутакт процессы в схеме происходят аналогично с той разницей, что запирается транзистор 4 и отпирается транзистор 3.

Процессы в устройстве, представленном на фиг; 2, 3, происходят аналогично уже рассмотренным. Однако в этом случае во время изменения потенциала на коллекторах транзисторов отрицательный ток передается в базовые цепи транзисторов через дополнительный трансформатор 22. Вторичная обмотка последнего через диодные цепи 20, 2 подключена параллельно базо-эмиттерньш переходам транзисторов 3 и 4.

Введение дополнительных конденсаторов 26, 27 преследует цель скомленсировать неидеальность магнитной связи между секциями 7 и 8 первичной обмотки силового трансформатора. Тем самым исключаются короткие перенапряжения на запирающемся транзисторе, возникающие при высокой крутизне спада тока через прибор.

В качестве силовых ключей в устройстве могут использоваться любые полупроводниковые или иные полностью управляемые ключи тpaнзиcтopы, интегральные ключи пО схеме Дарлингтона, двухоперационные тиристоры и т. д.).

Формула изобретения 1. Инвертор, содержащий силовые ключи, управляющие электроды которых подсоединены к цепи коммутации, а силовые электроды ключей связаны с входными выводами и подключены к первичной обмотке выходного трансформртора, шунтированной кон.ченсатором, отличающийся тем, что, с целью

повышения КПД и надежности, он снабжен датчиком тока конденсатора, выход которого через введенную цепь запирания связан с управляющими электродами силовых ключей, а вход связан с указанным кбнден.сатором.

2. Инвертор по п. 1, отличающийся тем, что QH снабжен двумя дополнительными конденсЗторами, включенными последоват-ельho и подсоединенными параллельно упомянутому конденсатору, причем общая точка этих конденсаторов подсоединена к одному из входных выводов.

3.Инвертор по п. 1, отличающийся тем, что указанная цепь запирания выполнена в виде диодов.

4.Инвертор по п. I, отличающийся тем, что датчик тока конденсатора выполнен в

виде моста, в котором два противоположных плеча образованы диодами, а два других конденсаторами.

5.Инвертор по п. , отличающийся тем, что датчик тока выполнен в виде трансформатора.

6.Инвертор по п. 5, отличающийся тем, что цервичная обмотка трансформатора включена через дополнительный конденсатор параллельно упомянутому конденсатоРУ7.Инвертор по п. 5, отличающийся тем, что первичная обмотка трансформатора включена последовательно с конденсатором.

;

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Ромаш Э. М. Транзисторные преобразователи в устройствах питания радиоэлектронной аппаратуры. М., «Энергия, 1975,

рис. 1-5.

2.Авторское свидетельство СССР . JVb 521642, кл. Н 02 М 7/537, 1974.

3. В. С. и Лаптев Н. Н. Стабилизированные транзисторные преобразователи. М., «Энергия, 1972, с. 351, рис. 9-19 а.