Транзисторный инвертор Советский патент 1980 года по МПК H02M7/537 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах электропитания и элек тропривода для преобразования постоянного тока в переменный. Известны транзисторные инверторы, содержащие блок управления, выход которого через регулирующий транзистор и управляющий трансформатор соединен со входом силовых транзисторов усилителя мощности Ш. В этом инверторе осуществляется ста билизация напряжения между силовыми электродами силовых транзисторов в сос тоянии насыщения на уровне, соответству ющем оптимальному коэффициенту насыщения. Это достигается тем, что в цепь питания предоконечного усилителя включен регулятор напряжения, а входные зажимы этого регулятора соединены через разделительные диояы и источник опорного напряжения с силовыми электродами транзисторов усилито; Я мощности. В процессе работы регулятор изменяет величи- ну напряжения питания предоконечного каскада и, следовательно, величину базового тока силовых транзисторов, таким образом, чтобы напряжение между силовыми электродамп транзисторов в состоянии насыщения оставалось неизменным. При этом коэффициент насьпцения транзис- тчэров будет оставаться близким к оптимальному, а статические потери близкими К минимальным при изменении тока нагрузки независимо от того, будет ли изменяться в процессе работы коэффициент усиления по току этих транзисторов или нет. Известны также инверторы, в которых вход указанного регулятора напряжения соединен с переходом коллектор - база силовых транзисторов . Наиболее близким к предлагаемому является инвертор, в котором силовые транзисторы включены по мостовой схеме 3. Однако при работе йа резко изменяющуюся нагрузку ( например, на насыщающийся дроссель, когда ток в течение каж дого полупериода изменяется от минимума до максимума ) статические потери в таком инверторе возрастают, а КПД уменьшается. Происходит это по следующей при чине. В известном инверторе цепь управления величиной базового тока силовых транзисторов содержащая помимо таких малоинерционных элементов, как диоды, транзисторы и трансформатор, еще в конденсатор, который необходимо подсоединить параллельно клеммам питания предоконечного усилителя для защиты травзис торов этого усилителя от xspeti&vpasKieBS обладает относительно большей постоsfflHofi времени. Из-за этого, при быстром Изменении тока нагрузкв, глубина насыщения транзисторов выходного усилителя аначительво отклоняется от заданной, оптимальной, а статиче кие потери возрастают. . Цепь изобретения уменьшение статических потерь.в инверторе при работе на резко Измени клдуюся нагрузку. Указанная цель достигается тем, что в транзисторном инверторе, содержащем блок управления, выход которого через регулирующий транзистор и унравлякщий тра1чрформатор соединен со входом снповы транзисторов усилителя мощнойтв, причём вход регулирующего транзистора соедннен с коллекторным переходом силовых транзисторов через источник опорного напряжения и дополнительные трансформатор, выпрямитель и усилитель, указанный регулирующйй трананстор включен через дополнительный выпрямитель последовательно в цепь первичной обмотки управлякдцег трансформатора. На чертеже представлена схема транзисторного инвертора.Инвертор состоит из блока 1 управления, управлякяцего трансформатора 2, выходного усилителя 3. В цепь первичной обмотки управляющего трансформатора 2 через выпрямительные .диоды 4-7 включен последовательно регулирующий транзистор 3. Через балластный резистор & к его входу иодключень дрирянительный источник 10 напряжения, образованный в приведенном примере дополнительным трансформатором, первичная обмотка кото рого подключена к выходу блока 1 унравл ния, и выпрямительными диоДами, подклю ченными ко вторичным обмоткам указанно го трансформатора, и дополнительный щун рующий транзистор 11. К база -амитгврно му переходу дополнительного шунтнрукяце транзистора подключены вторичные обмотки дополнительного трансформатора 12, первичные обмотки которого через разделительные диоды 13 и 14 и источник 15 опорного напряжения подключены к коллекторньгм и эмиттерным электродам силовых тран зисторов 16 и 17. К выходу инвертора подключена нагрузка 18, величина которой может изменяться в течение одного полуйернода от минимал- ного значения.до максимального. В приведенном примере усилитель 3 мощности выполнен по мостовой схеме, но он может выполняться н по другим схемам. Последовательно в цепь первичной обмотки управляклцего трансформатора 2 могут быть включены последовательно встречно два регулирующих «транзистора, шунтированных в обратном направлении диодами. Тогда в схему вводится два дополнительных шунтиру§эщих транзистора, а выпрямительные диоды из цепей вторичных обмоток трансформаторов, дополнительного обратной связи 12 и стояшего в дополнительном источнике 10 напряжения, исключаются. .Разделительные дноды 13 и 14 могут быть подключены к базовым электродам транзисторов 16 и 17. ; Устройство работает следующим ;образом. Б установившемся режиме при опреде ленной величине нагрузки напряжение с транзисторов 16 и 17 нроходнт поочередно, в моменты времени, когда они открыты, через источник опорного напряжения 15, диоды 13 и 14 и транзистор 11 и приоткрывает его. При этом часть тока, протекающего через резистор 9, включенный в цепь, образованную дополнительным источником напряжения и бвза-элшттерным переходом транзистора 8, ответвляется и протекает через транзистор 11. Регулирующий транзистор 8 находится в активной области и на нем падает некоторое напряжение. Поскольку он включен в цепь первичной обмотки управля1сщего трансформатора последовательно, то напряжение на этой обмотке меньше, чем напряжение ва выходе блока 1 управления. Величина его будет такой, чтобы в цепях вторичных обмоток трансформатора 2 протекал ток, являющийся базовым током силовых транзисторов, обеспечивакжцих заданную глубину насыщения этих транзисторов. Глубина насыщения силовых транзисторов задается величиной напряжения опорного источника 15.

Предположим, что ток нагрузки 18 скачком возрастает. При этом глубина насыщения силовых транзисторов уменьшися, а напряжение между коллекторными и амиттерными электродами транзисторов 16 и 17 в открытом состоянии, которое до этого было равно заданному, увеличит Ся. Тогда разность напряжения опорного источника 15 и коллектор - амиттерного напряжения, открытого в данный момент транзистора 16 или 17, уменьшится, следовательно уменьшится напряжение, поступагадее со вторичных обмоток трансформатора 12 на вход транзистора 11 я он призакроется, а ток, протекающий через него, уменьшится. Поскольку ток через резистор 9 остается таким же, как и раньше, то базовый ток транзистора 8 возрастет.

Это приводит к увеличенн ю напряжения аа тервнчной обмотке травссформатора и базового тока силовых транзисторов, и, следовательно, к увеличению глубины насыщения этих транзисторов и уменьшению напряжения между электродами откры того транзистора 16 И1Ш 17. Когда глубина насыщения открытого транзистора равной заданной, в схеме установится равновесие.

Из описания схемы видно, что цепь, обеспечивакшая поддержание глубины насышения силовых транзисторов на заданном уровне, обладает малой постоянной времени; которая соизмерима с постоянной времени базовых цепей силовых транзисторов.

Благодяря этому, в предложенном tpaH3HCTopHOM инверторе глубина насыщегнйя 1ранзисторов выходного усилителя поддерживается на заданном уровне и, следовательно, статические потери минимальны при изменении тока нагрузки с постоянной времени, значительно меньшей длительности полупериода выходного напряжения инвертора. Кроме того, повышается КЩ инвертора при работе па резко изменяющуюся нагрузку.

Формула изобретения

Транзисторный инвертор, содержащий блок управления, выход которого через регунирующий транзистор и управляющий трансформатор соединен со входом силовых транзисторов усилителя мощности, причем вход регулирующего транзистора соединен с коллекторным переходом силовых транзисторов через источник опорног напряжения идопсотнительные трансформато выпрямитель и усилитель, отличающ я и. с я тем, что, с целью повышения КПД при резко изменяющейся нагрузке указанный регулирующий транзистор включен через вспомогательный выпрямитель в- цепь первичной обмотки управляющего трансформатора.

Источники информации, прйннтыё во внимание тфи эксие тенЗе

1.Авторское свидетельство СССР

N 413589, кл. Н 02 М 7/537, il971.

2.Проблемы тезснической алектродинамйки,изд.ИЭД АН УССР.вьга. 45,

1974, с. 1ОО, рнс. 4.

3.Авторское сввде гельство СССР N9 584417, Н О2 М7/537, 1976.