Регулируемый транзисторный инвертор Советский патент 1980 года по МПК H02M7/537 

1

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть ислользовано во вторичных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры, а также в устройствах управляемого электропривода и автоматики. .

Известен регулируемый транзисторньж инвертор, содержащий задающий и ведомый генераторы с фазосдвигающим устройством в цепях синхронизации. Регулирование выходного напряжения прямоугольной формы осуществляется за счёт воздействия на постоянную времени заряда (разряда) коммутирующих конденсаторов 1.

Недостаток известного устройства заключается в узком диапазоне модуляции выходного напряжения при малых фазовых сдвигах, и область его применения ограничена пониженными частотами, в наличии значительных по, длительности задержек, необходимых для выхода транзисторов из насыщения и отсутствии цепей для формирования обратных базовых токов, сокращающих эти задержки.

Известен транзисторный инвертор, который может быть использован на высоких

частотах, содержащий задающий и ведомый генераторы с фазосдвигающим устройством, основанный на регулировании времени задержки, необходимой для выхода из насыщения транзисторов ведомого генератора за счет делителя напряжения 2.

Недостаток известного устройства - узкий диапазон модуляции в области малых фазовых сдвигов, который обусловлен отсутствием цепей, формирующих значительные по амплитуде регулируемые обратные базовые токи для рассасывания избыточных носителей в насыщенном транзисторе.

Известен также транзисторный инвертор, который используется на высоких частотах, содержащий задающий и ведомый генераторы с выходными трансформаторами, выходные обмотки которых соединены последовательно, управляющие цепи транзисторов ведомого генератора содержат синхронизирующие обмотки обратной связи, тркоограничивающие и регулирующие цепи, причем последние могут быть выполнены в виде трансформатора с резистором. Фазовый сдвиг между выходными напряжениями определяется регулируемым временем задержки. нероходймым для выхода транзисторов ве дШого генератора из;насыщения и определяемого величиной и характером изменения базрвого тока. Транзистор, для которого полярности напряжений на синхронизирующей обмотке и обмотке обратной связи явля1бтся отпирающими, находится в насыщении. При изменений полярности напряжения на синхронизирующей обмотке начинается процесс выключения насыщенного транзистора, а закрытый транзистор остается в , ласти Отсечки из-за блокирующего действия обмотки обратной связи. После окончания flpduecca рассасывания первый транзистор вйхЪдит из насыщения, начинается процесс Зйпиранйя И одновременно происходит отпи раНйе закрытого транзистора. В дальнейщем процессы повторяются 3. Недостаток известного устройства заклю цаетЬяв узком диапазоне модуляции выходного напряжения в области малых фазовых сд,вигов. Этот недостаток объяСняется тем, чтЬрёгулирующие в инверторе являются общими для контура, формирующего прямой базовый ток, и для контура, формирующего базовый ток рассасывания. Для увеличения выходного напряжения необходимо уменьшить фазовый сдвиг (время задержки) - с этой целью требуется умень fflHtb сопротивление регулирующей цепи, чтЪ одновременно приводит к увеличению прямого тока. В результате такого воздействия должно произойти уменьшение вре мени выключения, а возрастание прямого тока (коэффициента насыщения) вызывает обратный эффект. Такое взаимно исключающее воздействие регулирующей цепи сокраЩает диапазон модуляции в области малых задержек. Компенсация недостаточного диа йазона увеличения выходного напряжения Шз4ложна лишь за счет повышения коэффициента трансформации выходных трансформаторов, что снижает КПД устройства из-за увеличения потерь мощности в первичных цепях инвертора и приводит к возрастанию весогабаритов. Цель изобретения - расширение диапазона регулирования выходного напряжения, .а также повышение КПД инвертора и снижение его весогабаритов за счет осуществления модуляции в область малых фазовых сдвигов. Для этого в регулируемом транзисторном инверторе, содержащем генератор прямо угольного напряжения и ведомый, двухтактный генератор на транзисторах с выходными трансформаторами, выходные обмотки kotopbix сое:Диненьг последовательно, а каждая синхронизирующая обмотка генератора прямоугольного напряжения связана с уп равляющим электродом соответствующего транзистора ведомого генератора через то720644коограничиваюшую цепь и обмотку обратной связи, а также регулирующую цепь, подключенную к управляющему переходу указанного транзистора ведомого генератора, а синхронизирующая обмотка подключена параллельно управляющему переходу того же транзистора через регулирующую цепь. При этом регулирующая цепь может быть выполнена различными способами: содержать одну из первичных обмоток трансформатора связи, вторичная обмотка которого подключена параллельно регулирующему резистору, или содержать выключающий диод, соединенный последовательно с первичной обмоткой трансформатора связи, а токоограничивающая цепь в этом случае содержит пропускающий диод, включенный последовательно с базовым резистором. На фиг. 1-2 изображена принципиальная схема инвертора с различными вариантами регулирующей цепи; на фиг. 3 - временные диаграммы напряжения и токов, где обозначены: а)напряжение на выходной обмотке трансформатора генератора прямоугольного напряжения Us. б)напряжение на выходной обмотке трансформатора ведомого генератора U. в)базовый ток транзистора ведомого генератора Ь, г)напряжение на нагрузке Ug. Инвертор выполнен по схеме с вольтодобавкой на переменном токе и с регулируемым за счет фазового сдвига выходным напряжением прямоугольной формы. Инвертор содержит генератор 1 прямоугольного напряжения и ведомый двухтактный генератор на транзисторах 2-3 с выходными трансформаторами 4-5, выходные обмотки 6-7 которых соединены последовательно и подключены к нагрузке 8. Синхронизирующие обмотки 9-10 соединены с управляющими переходами соответствующих транзисторов ведомого генератора через токоограничивающие цепи 11 -12, в виде, например, резисторов, и обмотки 13-14 обратной связи, и одновременно через регулирующие цепи 15-16, выполненные в виде первичных обмоток 17-18, трансформатора 19 связи вторичная обмотка 20 которого включена параллельно регулирующему резистору 21. Токоограничивающие цепи (фиг. 2) состоят из базовых резисторов 22- 23 и пропускающих диодов 24-25, соединенных последовательно с первичными обмотками 17-18 трансформатора 19 связи, выключающие диоды 26-27, соединенные также последовательно с первичными обмотками трансформатора связи. Работа инвертора протекает в соответствии с временными диаграммами (фиг. 3). Генератор 1, который может быть выполнен

по схеме Ройера, вырабатывает прямоугольное напряжение LJ g (фиг. 3, а), снимаемое с выходной обмотки 6 трансформатора 4. Это напряжение суммируется с напряжением и (фиг. 3,6) на обмотке 7 трансформатора 5 ведомого генератора и прикладывается к нагрузке 8 в виде прямоугольных модулированных по ширине импульсов Ug с фазовым сдвигом S, который изменяется воздействием на регулирующие цепи 15-16. Управляющие импульсы поступают с синхронизирующих обмоток 9-10 через токоограничйвающие цепи 11 -12 вместе с напряжением с обмоток 13-|4 обратной связи на управляющие переходы транзисторов 2-3 ведомого генератора. Предположим, что транзистор 2 насыщен и за счет отпирающего действия напряжений на обмотке 13 обратной связи и синхронизирующей обмотке 9 базовый ток протекает через токоограничивающую II и регулирующую 15 цепи (фиг. 1). Суммарный базовый ток Ь (фиг. 3,в) имеет активно-индуктивный характер из-за наличия индуктивности в регулирующей цепи. После изменения полярности сигнала на синхронизирующей обмотке 9 транзистор 2 остается в насыщении, так как происходит процесс рассасывания, а транзистор 3 - в облао и отсечки из-за блокирующего действия обмотки 14 обратной связи. Базовый ток транзистора 2 изменяется скачком вследствие уменьшения то,ка через токоограничивающую цепь 11. В то же время производная индуктивной составляющей тока через регулирующую цепь меняет знак на противоположный и Ь начинает спадать. В зависимости от величины сопротивления регулирующего резистора 21 базовый ток Iz может сохранить направление (подпитывающий ток) или сразу же изменить его (ток рассасывания). В первом случае он уменьщается постепенно до нуля и затем становится рассасывающим (на фиг. 3 этот случай соответствует фазовому сдвигу 5). Во втором случае процесс выключения происходит за счет обратного тока, причем длительность процесса уменьшается, что показано на фиг. 3 пунктиром с фазовым сдвигом (j § . После выхода транзистора 2 из насыщения и его запирания происходит изменение полярности напряжения .на обмотках 13-14 обратной связи и включение транзистора 3. При дальнейщем изменении полярности напряжения на синхронизирующей обмотке 9 отпирание транзистора 2 произойти не может до окончания процесса рассасывания в транзисто ре 3. Далее процессы повторяются, причем в соседнем плече они происходят аналогично, но в противофазе. Включение диодов позволяет отсечь индуктивную составляющую прямого базового тока через регулирующие цепи, а также устранить возможность для протекания паразитных уравнительных токов при разнополярных напряжениях на обмотках обратной связи и синхронизирующих обмотках. Расщирение диапазона модуляции выходного напряжений инг вертора в области малых задержек осуществлено за счет включения регулирующих цепей только в контуры, формирующие токи рассасывания. При этом осуществляется регулирование амплитуды тока рассасывания в щироких пределах. За счет возможного

0 получения значительной амплитуды обратного тока удается сократить время, необходимое для выхода транзистора из насыщения и уменьщить минимальную величину фазового сдвига. Расширение диапазона

5 модуляции позволяет уменьшить коэффициенты трансформации трансформаторов генераторов при сохранении прежнего действующего значения, выходного напряжения, снизить потери мощности на элементах первичных цепей инвертора, т.е. увеличить КПД

С и уменьшить массогабаритные показатели.

Устройство может быть выполнено по лучевой, мостовой и другим известным схемам, однофазным и многофазным.

S

Формула изобретения

1.Регулируемый транзисторный инверO тор, содержащий генератор прямоугольного

напряжения и ведомый двухтактный генератор на транзисторах с выходными трансформаторами, выходные обмотки которых соединены последовательно, а каждая синхронизирующая обмотка генератора прямоiугольного напряжения связана с управляющим электродом соответствующего транзистора ведомого генератора через токоограничивающую цепь и обмотку обратной связи, а также регулирующую цепь, подключенную к управляющему переходу указанного транзистора ведомого генератора, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулировки выходного напряжения, синхронизируйэщ я обмотка подключена паj раллельно управляющему переходу того же транзргстора ведомого генератора через ре; ггулирующую цепь.

2.Инвертор по п. 1, отличающийся тем, что токоограничивающая цепь содержит про-,, пускающий диод, включеннь.й последовательно с базовым резистором, а регулирующая цепь содержит выключающий диод, соединенный последовательно с первичной обмоткой трансформатора связи.

55Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 545054, кл. Н 02 М 7/537, 1977,

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2519407/07, кл. Н 02 М 7/537, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2536593/07, кл. Н 02 М 7/537, 1977.

Фиг.

Фиг. 2

(/7

I;

2