Транзисторный инвертор с широтно- импульсной модуляцией выходного напряжения Советский патент 1980 года по МПК H02M7/537 H02P13/18 

1

Изобретение относится к области преобразовательной техники, а именно к преобразователям, выполненным на полупроводниковых приборах с управляющим электродом, и может быть исполь-5 зовано во вторичных источниках питания радиоаппаратуры, а также в управ ляемых электроприводах и автоматике.

Известен йторичный источник питания, выполненный на двух транзистор-10 ных инверторах, управляемых путем измерения постоянной времени пррезаряда конденсатора, включенного через управляющий резистор в цепь синхронизации ведомого инвертора. Недостатком IS данного устройства itpvi достаточно широком диапазоне модуляции является низкий КПД на повышенных частотах из-за дополнительных потерь мощности от сквозных токов 1.20

Наиболее близким к -изобретению по своей Технической сущности является транзисторный инвертор с широтноимпульсной модуляцией 2. Данный инвертор содержит источник прямо- 25 угольного напряжения и ведомый двухтактный автогенератор, выполненный с выходными трансформаторами,нагрузочные обмотки которых соединены последовательно с нагрузкой. Синхрони- 30

зирующие. обмотки автогенератора расположены на сердечнике трансформатора генератора прямоугольного напряжения и подключены к управляющим переходам транзисторов автогенератора через обмотки положительной обратной связи его трансформатора и резистор смещения,, а управляющий резистор подключен между общей точкой синхронизирующих обмоток и одним из входных зажимов. Широтно-импульсная модуляция выходного напряжения инвертора осуществляется регулированием фазы выходного автогенератора при изменении смещения, подаваемого через управляювдай резистор. Фазовый сдвиг напряжения автогенератора определяется регулйр уемым временем .задержки, которое нербходимо для рассасывания избыточного заряда в. базе открытого транзистора и выхода его из режима насыщения. Изменение полярности напряжения на выходе генератора сопровождается уменьшением напряжения,прикладываемого к базе открытого транзистора, до величины напряжения. Наличие смещения позволяет затянуть процесс рассеивания накопленного избыточного заряда в базе открытого транзистора на время равное задержке переключения тран эйсторов автогенератора. Изменение величины напряжения смещения за счет изменения сопротивления управляющего резистора приводит к изменению уоловий накопления и рассасывания зарядов в базе и изменению времени задержки переключения транзисторов автогенератора. Недостатком данного устройства является малый диапазон мддуляции выходного напряжения на повышенных частотах. Этот недостатдк обусловлен тем, что при увеличении задержки уменьшается длительн4сть насыщающего транзистор импульсй. Экспоненциальный характер нара тёния заряда в базе при уменьшении дJiитeльнocти насыщающего импульса щ иводит к уменьшению степени насыщения транзистора и ограничивает уве личение задержки. Кроме того, налиЧИе зависимости накопленного заряд4 задержки приводит к снижению чувствительности инвертора в области бсзльших задержек и ухудшает линейнбсть его регулировочной характеристики . ; Целью изобретения является расширение диапазона модуляции выходного напряжения инвертора на повышенных частотах и улучшение линейности его регулировочной характеристики за счет усключения влияния времени на процесс накопления заряда в базе транзисторов автогенератора. Для этого в транзисторный инвертор с широтно-импульсной модуляцией, состоящий из генератора прямоугольного напряжения, выполненного с выходным трансформатором, содержащим нагрузочную и синхронизирующие обмотки, и ведомого двухтактного автогенератора, выполненного на переключающих транзисторах с выходным трансформатором, содержащим нагрузочную обмотку и обмотки положительНОЙ обратной связи, а также с управ ляющим резистором, один вывод которого связан с синхронизирующими обмотками, причем нагрузочные обмотки трансформаторов соединены последоватвльно в отличие от прототипа пос ледовательно с переключающими тран зисторами введены дополнительные за держивающие транзисторы, включенные пф схеме с одним общим управляющим электродом, к которому подключен вт рОй вывод управляющего резистора, /1 3toM синхронизирующие обмотки подключены к управляющим переходам зад жйвающих транзисторов через введе ные диоды, а обмоткк положительной обратной связи подключены непосредственно к управляющим переходам пе реключающих транзисторов. Принципиальная схема изобретени представлена на фиг, 1, Инвертор содержит источник пряоугольного напряжения 1 и ведоый двухтактный автогенератор 2, ыполненные с выходными трансформаорами 3,4, Обмотки положительной братной связи 5,6 расположены на ердечнике трансформатора 4, а синронизирующие обмотки 7,8 автогенеатора 2 - на сердечнике трансформаора 3.Переключающие транзисторы 9, 10 подключены управляющими переходаи к обмоткам положительной обратной вязи 5,6, Нагрузочные обмотки И, 12трансформаторов 3,4 соединены последовательно с нагрузкой 13. Управляющий резистор 14 включен между средней точкой синхронизирующих обмоток 7,8 и общим электродом задерживающих транзисторов 15,16, соединенных последовательно с переключающими транзисторами 9,10. Пропускающие диоды 17,18 включены в базовые цепи задерживающих транзисторов 15,16 через синхронизирующие обмотки 7,8 и управляющий резистор 14. Работа- инвертора протекает в соответствии с временными диаграммами на фиг. 2., Генератор 1 вырабатывает переменное напряжение прямоугольной форма У, (фиг.2,а), снимаемое с выходной обмотки 11 трансформатора 3. -Это напряжение суммируется с напряжением V (фиг. 2,6) на обмотке 12 трансформатора 4 ведомого автогенератора 2 и прикладывается к нагрузке 13в виде прямоугольных, модулированных по ширине -импульсов V,j (фиг. 2,д). Фазовый сдвиг между выходными напряжениями генератора 1 и ведомого автогенератора 2 регулируется за счет изменения сопротивления управляющего резистора в цепях управляющих переходов задерживающих транзисторов 15,16. Процессы переключения . транзисторов рассмотрим с момента пуска генератора 1, Пусть при этом полярность напряжения генератора такова, что транзистор 15 открыт, а транзистор 16 закрыт. Транзисторы 9,10 закрыты, так как напряжение на обмотках 5,6 отсутствует. Отпирание транзистора 15 приводит к увеличению тока утечки, протекающего через транзистор 9. Трансформатор 4 начинает намагничиваться, что сопровождается увеличением напряжения на обмотке 5 и лавинообразным отпиранием транзистора 9, К управляющему переходу транзистора 10 прикладывается запирающее напряжение обмотки 6, Заряд неосновных носителей в базе транзистора 15 Q,5 (фиг. 2, в) нарастает по экспоненциальному закону до установившегося значения.Изменение полярности напряжения генератора 1 приводит к отпиранию транзистора 16, ddнако коммутации переключающих трант

зисторов при этом не происходит, так как транзистор 15 продолжает проводить коллекторный ток (фиг, 2,в) до момента рассасывания накопленного в базе заряда до граничного значения Qg. Неизменность коллекторного тока на интервале рассасывания tp позволяет сохранить полярность напряжения на обмотках трансформатора 4 и удерживать транзистор 9 открытым, а 10 закрытым. .После выхода транзистора 15 из насыщения происходит уменьшение коллекторного тока транзисторов 15,9 и изменение магнитного потока в сердечнике трансформатора 4, что сопровождается изменением пЬлярнос ти напряжения на всех его обмотках. Транзистор 9 переходит в режим рассасывания накопленного заряда форсируемого напряжением на обмотке 5, транзистор 10 открывается, а транзистор 15 переходит в режим отсечки. Отпирание транзистора 10 приводит к увеличению коллекторного тока транзисторов 16,10, так как транзистор 16 уже находится в режиме насыщения. В дальнейшем при изменении полярности напряжения генератора 1 процессы повторяются, обеспечивая по фазе на время tp напряжения автогенератора 2 относительно напряжения генератора 1. Пропускающие диоды 17, 18 отсекают отрицательное напряжение обмоток 7,8 от управляюишх переходов транзисторов 15,16, что позволяет замедлить процесс рассасывания заряда в их базовых областях и повысить чувствительность схемы. Изменение величины управляющего резистора 14 приводит к изменению базового тока транзисторов 15,16, и соответствует изменению накапливаемого в базах заряда и времени его рассасывания. Расширение диапазона модуляции выходного напряжения инвертора осуществлено за счет разделения функций переключения и задержки между транзисторами ведомого автогенератора. При этом заряд в базах задерживакицих транзисторов накапливается не только на интервале проводящего состояния плеча автогенератора 2, а значительно дольше за счет предварительного насыщения задерживающих транзисторов на интервале непроводящего состояния плеса.

Формула изобретения

Транзисторный инвертор с широтнОимпульсной модуляцией выходного lO напряжения, содержащий генератор

прямоугольного напряжения с выходным трансформатором, имеющим нагрузочнуюобмотку и синхронизирующую обмотку с отводом от средней точки,ведомый 15 двухтактный генератор с двумя основ;Ными транзисторами и выходным трансформатором,имеющим первичную обмотку, отвод от средней точки которой со единен с первым выходным выводом 0 отвод от средней точки которой соединен с первым выходным выводом инвертора, две обмотки положительной обратной связи и нагрузочную обмотку, соединенную последовательно с нагрузочной обмоткой выходного трансформатора, и управляющий резистор, подключенный одним концом к отводу от средней точки синхронизирукмцей обмотки, отличатощийс я тем, что, с целью расширения 0 диапазона модуляции выходного напряжения, последовательно с каждым указанным основным транзистором включен дополнительный транзистор, эмиттер которого соединен со вторым входным выводом инвертора,, а .база соединена через введенный разделительный диод с концом указанной синхронизирующей обмотки, другой конец управляющего резистора соединен со 0 вторым входным выводом инвертора, а обмотки положительной обратной свази подключены непосредственно ко входу основных транзисторов.

Источники информации, принятые во внмание при экспертизе 5 1. Патент США № 3031629, кл,331113, 1962,

2, Авторское свидетельство СССР 545054, кл. Н 02 М 7/537, 1974.

- -I

ri

«

;f

1A.AJ

rn

f

w