Двухтактный инвертор Советский патент 1980 года по МПК H02M7/537 H02M1/08 

I

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах электропитания и электропривода для преобразования постоянного напряжения в переменное напряжение с частотой, определяемой внешними синхронизируемыми импульсами.

Известны схемы двухтактных инверторов на транзисторах, работающие в автогенераторном режиме и синхронизируемые короткими импульсами O-J и 2.

Недостатком известных устройств является их сложность. В одной схеме это выражается в необходимости использова ния дополнительного трансформатора в цепи синхронизации, а в другой - в сложности основного трансформатора, содержащего две обмотки обратной связи, и, кроме того, в необходимости использования не менее двух транзисторов в цепи синхронизации. Для второй схемы характерны также потери мощности в базовых цепях этих транзисторов, так как необходимо за счет энергии внешнего

сигнала поддерживать их в открытом состоянии все время, запирая лишь на короткое время коммутации силовых транзисторов.

Известен также двухтактный инвертор, синхронизируемый внешними импульсами, содержащий силовые транзисторы , эмиттеры которых объединены, и выходной трансформатор с одной обмоткой положительной обратной связи, в ко10тором введены два управляющих транзистора, включенных параллельно входу силовых транзисторов 3j.

Недостатком данного инвертора является наличие двух управляющих транзис15торов, что снижает надежность.

Цель изобретения - повышение надежности инвертора.

Эта цель достигается тем, что в двухтактном инверторе, содержащем силовые

го транзисторы, эмиттеры которых объединены, а встречно-параллельно базо-эмиттер- ным переходам включены шунтирующие диоды, выходной трансформатор, обмотка

положительной обратной связи которого включена между базами силовых транзисторов через ограничительные резисторы, и управляющий транзистор, эмиттер которого соединен с эмиттерами силовых транзисторов, а база связана с выводом для подключения источника управляющих импульсов, каждый из указанных резисторов включен между базой силового тран- .зчстора и соответствующим выводом указанной обмотки, а коллектор управляющего транзистора соединен с вьшодами этой обмотки через введенные в схему разделительные диоды. Кроме того, предлагается развитие схемы в части: введения последовательных цепочек, вкпюче-нных между базой силового транзистора и коллектором управл.яющего транзистора, с целью форсирования процессов запирания и отпирания силовых транзисторов} введения последовательных С цепочек, включенных параллельно ограничительным резисторам и подключенных средними точками к коллектору уп;- равляющего транзистора через вспомога- 25 тельные диоды и резистор, с целью дополнительного повышения КПД; введения дополнительного транзистора, подключенного эмиттером, к базе управляющего транзистора,. а коллектором - через дополнительные резисторы к средним точкам R-C или С-О цепочек, с целью снижения мощности управляющих импульсов; введения вспомогательных транзисторов, включенных параллельно базо-эмиттерному переходу транзисторов, с целью повышения КПД в режиме формирования на выходе инвертора паузы на нуле значительной длительности. На фиг. 1 показана основная схема; на фиг. 2 и 3 - варианты исполнения схемы, В устройствах {см. фиг. 1-3) эмит теры силовых трнзисторов 1 и 2 соедине ны с шиной 3 питания. Коллекторы этих транзисторов подключены через секции 4 и 5 первичной обмотки выходного тран сформатора 6 к другой шине 7 питания. Трансформатор 6 имеет обмотку 8 положительной обратной связи и вторичные обмотки, к которым подключены -йа грузки Базо-эмиттерные переходы силовых транзисторов 1 и 2 шунтированы ключев ми диодами 9 и 10, Базы силовых тран- зисто{юв 1 и 2 через ограничительные резисторы 11 и 12 подключены к соответствующим двум выводам обмотки 8,

Между выводами обмотки 8 включены последовательно-встречно два диода 13 и 14, а общая точка этих диодов непосредственно подключена к коллектору управ-

ляющего транзистора 15, эмиттер которого соединен с эмиттерами силовых транзисторов, а база соединена с выводом для подключения источником 16 сигнала управления .

В схеме на фиг. 2 в цепь синхронизации, содержащую элементы 13 - 15, дополнительно введены последовательные Р-С цепочки с конденсаторами 17 и 18 и резисторами 19 и 2р. Первый

вьтод конденсатора 17 соединен с базой первого силового транзистора 1, а первый вьшод конденсатора18 - с базой силового транзистора 2. Вторые вьгооды конденсаторов 17 и 18 подклю-

чены к коллектору коммутирующего транзистора 15 через резисторы 19 и 2О. Кроме того, вторые выводы конденсаторов 17 и 18 связаны с коллектором дополнительного транзистора 21, эмит -ер которого непосредственно соединен с базой транзистора 15, а база - через резистор 22 подключена к выводу для источника 16 сигналов управления. Связь вторых выводов конденсаторов 17 и 18 с коллектором транзистора 21 осуществлена через резисторы- ,23 и 24. Диоды 9 и 10 щунтированы вспомогательными транзисторами 25 и 26. Базы этих щун- тирующих транзисторов через резисторы подключены к источнику 16 сигнала управления. BTOpbie выводы конденсатора 17 и 18 через диоды 27 и 28 связаны соответственно с первым и вторым выводами обмотки 8 и через другие диоды 29 и 30 подключены к общей точке двух резисторов 31 и 32, вторые выводы которых подключены соответственно к коллекторам транзисторов 15 и 21, Инвертор (см, фиг. 1) работает следующим образом. Открыт транзистор 1. Состояние насыщения этого транзистора поддерживается током .обмотки 8 обратной связи, за- даваемым через резистор 11. Одновременно с этим протекает ток через резистор 12 и диод 10, поддерживая запертое состояние другого силового транзистора 2. Если сигналом управления отпирается управляющий транзистор 15, то поступление отпирающего тока в базу силового транзистора 1 прекращается, так как ток положительной обратной связи замыкается через диод 13 и выходную цепь транзистора 15, перешедшего в со тояние насыщения под действием сигнала управления. По окончании рассасывания заряда в базе силового транзистора 1 начинается снижение коллекторного тока этого трйн зистора. При этом за счет энергии магнитного поля,накопленной в трансформаторе, изменяется полярность напряжений на его обмотках, в том числе и на обмотке 8. Однако ток этой обмотки не поступает в базу силового транзистора замыкаясь через диод 14 и выходную цепь транзистора 15. После его запирания этот ток начинает поступать в базу силового транзистора 2, вызывая его от пирание. Далее процессы повторяются. Если сигналом управления поддерживать коммутирующий транзистор 15 в сеютоянии насыщения длительное время, то в течение всего этого времени невоз можна генерация в схеме, так как цепь положительной обратной связи шунтирована, выходной цепью управляющего транзистора. Использование транзисторов 25 и 26В схеме (фиг. 2) позволяет уменьшить потери в силовых транзисторах от протекания неуправляемых токов коллектора в режиме работы схемы, когда генерация в ней прекращается на длитель ное время действием сигнала, источника 1 б. В схеме на фиг. 2 конденсаторы 17 и 18, введенные дополнительно в цепь синхронизации по отношению к схеме на фиг. 1, заряжены токами, которые в оди полупериод протекают через диод 13 и резистор 19, поступая в базу силового транзистора 1, а в другой полупериод протекают через диод 14, резистор 20 и поступают в базу силового транзистора 2. Протекание тока заряда конденсаторов через управляющие цепи силовых транзисторов стюсобствует облегчению этих коммутационных процессов и, в час ности, облегчает самовозбуждение автогенератора., При отпирании транзисторов 15 кон. денсаторы 17 и 18 разряжаются через выходную цепь коммутирующего транзистора и резисторы 19 и 2О, создавая за пирающие токи в базовых цепях силовых транзисторов 1 и 2. Это улучшает процесс запирания силового транзистора, ранее работавшего в режиме насыщения, и расширяет, тем самым, рабочий диапа, зон частот инвертора.. Подключение дополнительного коммутирующего транзистора дает возможность уменьшить ток сигнала управления. При этом необходимое смещение на его кол- лекторе создается за счет напряжения на конденсаторах .17 и 18. В схеме (см. фиг. 3) за счет диодных цепей, содержащих диоды 27 - 30, предотвращено протекание тока разряда и тока заряда конденсатора, неработающего в данный момент времени плеча инвертора. Если, например), транзистор 1 открыт в момент поступления сигнала управления, а транзистор 2 заперт, то за счет раз- ности потенциалов на базах силовых транзисторов 1 и 2, передаваемой через кон- денсатбрьг 17 и 18, диод 29 открыт, а диод ЗО заперт, поскольку потенциал на аноДе диода 29 выше, чем на аноде дио- да ЗО, а катоды диодов объединены. Предотвращение разряда и заряда одного из конденсаторов цепи синхронизации при каждой коммутации силовых транзисторов в схеме инвертора позволяет уменьшить потери мощности, т, е. повысить КПД схемы при сохранении прочих преимуществ. .Формула изобретения 1.Двухтактный инвертор, содержащий два силовых-транзистора, эмиттеры которых объединены, а встречно-параллельно базо-эмиттерным переходам включены шунтирующие диоды, выходной трансфор матор, обмотка положительной обратной связк которого включена между базами силовых транзисторов через ограничительные резисторы, и управляющий транзистор, эмиттер которого соединен с эмит- терами силовых транзисторов, а база связана с выводом для подключения источника управляпощих импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, каждый из указанных резисторов включен между базой силового транзистора и соответствующим вьюодом указанной обмотки, а коллектор управляющего транзистора соединен с выводами этой обмотки через введенные в схему разделительные диоды. 2.Инвертор по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения рабочих частот, между коллектором управляющего транзистора и базой каждого силового транзистора вклК)чена введенная в схему последовательная -С цепочка. 3. Инвертор по п. 1, огличаю щ и я гем, Ч№1оГ С uertfciC пйвышения КПД, параллельно каждому из ограничительных {эёаисторов включена ЮбДбЖшя 1с хаму 11оНп д6в тельна я 15:агЩШ ; Г Вчй 1 ШШМ1е ащмctfti и днода этих цепочек через встаьмоРател ные диьды и дополнительный рВШ Ш кЛйчеШ к коллёктору уирав лающего транзистора. 4. Инвертор по п. 1, отличающийся тем, что базо-эмиттерные пйр§хбйы силовых транзисторов шунтированы введенными в схему вспомргатель ными транзисторами, базы которых связаны с -базой управляющего транзистора. 5. Инвертор по пп. 2 и 3, отличающийся тем, что введен дополнительный транзистор, эмиттер которого соединен с базой управляющего транзистора, коллектор подключен к средним точкйм указатгных це Почек через введенные в схему дополнительные резисторы, а база соединена с вьтодом для подключения исто ника управляющих импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 411591, кл. Н О2 М 7/537, 1974. 2.Авторское свидетельство СССР Мз 494841, кл. Н 02 М 3/28, 1975. 3.Патент ФРГ № Й456779, кл. Н 02. М 3/335, 1976.

L lLJUJ

-i

14

a

Q-«

i

1У

фие/

tt

±