Регулируемый инвертор Советский патент 1980 года по МПК H02M7/04 

(54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ИНВЕРТОР

1

Изобретение относится к области силовой преобразовательной техники и может быть использовано, в качестве вторичного источника питания радиоэлектронной аппаратур и устройств автоматики. Известныинверторы, в которых режим сквозного замыкания устраняется путем введения в управляющие цепи устройств, задерживающих передний фронт импульсов,.отпирающих силовые ключи .

Известны также регулируемые инверторы, в которых осуществляется широтно-импульсное регулирование транзисторного усилителя мощности, причем 15 управляющий сигнал формируется в результате логического умножения широтно-модулированного и тактового сигнала, Структурно они представляют собой усилитель мощности, управляемый от 20 логических элементов и, на входы которых подаются сигналы от счетного „ триггера и модулятора длительности импульсов .

Из известных устройств наиболее 25 близкими по технической сущности являются инверторы, в которых в целях управления каждого ключевого устройства установлены RC-цепи,задерживающие передний фронт управляющих 30

импульсов. В качестве порогового элемента последовательно с управляющими переходами вклю.чены стабилитроны.

К недостаткам этого устройства следует отнести следующее.

Задержка формируется в цепи управления каждого ключа различными устройствами задержки. Например, для мостового усилителя можности используется блок задержки, в состав которого входят четыре различных устройства задержки, включенные в управляющие цепи каждого из ключевых устройств. Из-за разброса параметров RC-цепи, напряжений стабилизации старилитронов, их различных температурных ; дрейфов времена задержки в смежных .поЯупериодах могут оказаться разными. Это вызовет несимметрию выходного напряжения, которая приведет к подмагничиванию сердечников выходных трансформаторов.

Фронты управляющий: сигналов завибят, от дицамических свойств стабили тронов, которые являются высокочастотными элементагчи, динамические параметры которых контролируются при изготовлении. Поэтому в известном устройстве не могут быть сформирова738070

ны крутые фронты управляющих сигна5тОТб -.. - --- ------ ---...-.-«--..: .C--..-.i.....

Так как время задержки в известном стройстве определяется напряжением стабилизации использованного стабилитрона, а последнее имеет большой разброс от образца к образцу, то придетбявводить в схему большой запас по времени. Это приводит ксокращению диапазона регулирования.

Задержка вводится в начале ; каждого полупериода. Если для нерегуIffipye fiir йнseim5pai 3то; не эффективности устройс ва, чае регулируемого инвертора, при длительностях импульса, меньших максимальных, введение такой задержки не создает дополнительного эффекта, так как между выключением одних переключателей и включением существует естественный временной интервсш, определяемый модулятором длительности. Поэтомувведение задержки на включение ведет только к сокраще нйю диапазона регулирования.

Тем недостатком - ограничением дйапазбйа регулирования- обТтЖдШёт и известный способ ограничения;. , максимальной длительности импульса, выдаваемой модулятором. Например, при вертикальном регулировании ограни Чдав а1|тея - 5гаГ1 сййаМьйЬёэНач- ение Управляющего сигнала. Из-за разброса парамётров элёмёнтов схемы, их температурно-временных дрейфов, необходимо вводйть Вольшие запасы, которые сокращают диапазон регулирования. Особенно существенным это становится при повышении частоты инвертирования.

Цель изобретения состоит в расширении дкапазона регулирования и улучЖёнии симметрии выходного напряжения.

Указанная цель достигается тем, что в регулиремом инверторе, содержащем ключевые устройства, задающий генератор и устройство управления, включающее, в частности, счетный трйггёр, блок задёржйй и мЩул

длительности импульсов, вход блока задержки соединен с выходом задающб го генератора, а Вйход СЪёдиКён со входом счетного триггер, синхронизируйщим входом модулятора длительности

импульсов и первыми входами двух дополнительно введенных логическйх элементсэв И, вторые входы которых соединены с соответствую1цймивыходами счетного триггера, а третьи входы с выходом модулятора длительности импульсов .

Принципиальная схема инвертора ; приведена на фиг,1; времейныё Диа1- . граммы напряжения в характерных точках схемы приведены на фиг.2.

Регулируемый инвертор состоит из задающего генератора 1, включенного

.на вход блока 2 э аДёржкипереднего

$)рЬнта импульсов, выход которого соединен со входом счетного триггера 3,

«SS« -,.Er-s.4:r;.одулятора 4 длительности и логичесих элементов 5 и б . Второй вход модуятора 4 соедин е;н с источником 7 правляющего напряжения. Выходы лоических элементов 5 и 6 соединены о входом ключевого усилителя 8 мощости.

Графики на фиг.1 имеют следующие бозначения: 9 напряжение на выходе задающего генератора 1; 10 - напряжение на выходе блока 2

задержки, переднего фронта импульсов;

11,12- напряжения на прямом и инверсном выходахтриггера 3; . 13 - напряжение на выходе модулятора 4 длительностиJ

14,15- напряжения на выходе логичес ких элемент,ов 5 и 6.

Пунктиром на графиках 14, 15 показана максимально возможная длйтельг ность импульса..

Работа устройства происходит следующим образом.

Задающий генератор 1 выдает прямоугольные импульсы с частотой, равной двойной частоте инвертирования. Блок 2 задержки сдвигает передний фронт импульсов на время 1 , которое выбирается равным времени рассасывания Неосновных нос ителей в базах силовых транзисторов. В момент, соответствующий переднему фронту выходного напряжения устройства задержки, переключается счетный триггер 3. Таким образом, начало полупериода сдвинуто на время t относительно переднего фронта напряжения задающего генератора 1. Импульс напряжения с вьгхода блока 2 задержки поступает в модулятор 4 и обеспечивает его обнуление в интервале « . Поэтому перед-. НИИ фронт выходного импульса модулятора 4 также сдвинут на время t относительно переднего фронта импульсов задающего генератора. Таким образОм, На вход логических элементов 5 и 6 оказываются поданными три напряжения 10, 11 (или 12) и 13. Селекция по полупериодам осуществляется триггером 3. При отсутствии напряжения на выходе триггера (уровень нуля) сигнал на выходе логического элемента отсутствует (ноль). Если на-пряжение управления таково, что длительность импульса модулятора

(кривая 13) доказывается больше (см. пунктир на фиг.2), то йс- чёзновеййе в интервале напряжения на выходе устройства задержки приведет к переключению сооветствующего логического элемента 5 (или 6). Таким образом,диапазон регулирования сверху ограничен углом ISO- fr ,, причем t отсчитывается от конца полупериода к началу.

Времязадающая цепьсчитает сам интервал С , а не интервал импульса Флюктуации этой величины, вызываемые разбросом парс1метров элементов и их температурно-временными дрей1)ами, не связаны с дрейфом задающег генератора и остальной части схемы. Поэтому необхЬдиг «лй запас по времени определяется только сравнительно небольшим дрейфом устройства задерж кн. Если же интервёш определяется разность длительностей полупериода и максимально допустимой длительности импульса,то есть как малая разность двух больших величин,то суммарный дрейф этой величины будет много боль ше,чем в предлагаемом устройстве. Так образом, диапазон регулирования в предлагаемом устройстве оказывается максимально возможным. Использование одного устройства задержки, которое отсчитывает интервал fC в обоих полупериодах, обеспечивает симметрию выходного напряжения . Наибольший положительный эффект при использовании предлагаемого устройства имеет место при повышении частоты инвертирования, что необходимо для сокращения габаритов, когда время полупериода оказывается соизмеримым с временем рассасывания неосновных носителей в базе силовых транзисторов. Формула изобретения РёгУлируе(1Й инвертор, состоящий из ключевых устройств, задающего генератбра и устройства управления, содержащего связанные между собой счетный триггер, блок задержки и модулятор длиТёльйбстиимпульсов, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что,с целью расширения диапазона регулирования и длучшения симметрии выходного напряжения, вход блока задержки соедйнён с выходом задающего генератора, а выход соединен со входом счетного триггера, синхронизирующим входом модулятора длительности импульсов и первыми входами двух дополнительно введенных логических элементов И, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами счетного триггера, а третьи входы - с выходом модулятора длительности импульсов.