Транзисторный инвертор Советский патент 1981 года по МПК H02M3/335 H02M7/537 

(54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ. ИНВЕРТОР

I

Изобретение относится к преобразовательной технике, к транзисторным преобразователям постоянного напряжения, работающим на Повышенных частотах, где существенную роль играют динамические потери мощности, существенно снижающие надежность устройства.

При инвертировании постоянного напряжения группы ключевых транзисторов работают в противофазе. При этом из-за разного времени включения и выключения силовых транзисторов, в особенности высокочастотных, наблюдается явление «сквозных токов, когда |1сточник питания закорачивается через уже открытый и еще не запертый ключевые транзисторы на время, обусловленное, в основном, временем рассасывания неосновных носителей в базе запирающегося транзистора. С повыщением частоты переключения доля потерь, вносимая «сквозными токами, возрастает, что приводит к уменьщению КПД инвертора.

Известны транзисторнь1е инверторы, содержащие ключевые противофазные транзисторы с токоограничительными резисторами в базовых цепях и предоконечный усилитель с трансформаторным выходом, в которых уменьшение или устранение «сквозных токов достигается путем введения форсируемой или регулируемой задержки отпирающего сигнала на ключевой транзистор до полного или частичного запирания закрывающегося транзистора инвертора 1,

2 и 3.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является транзисторный инвертор, содержащий блок управления с трансформаторным выходом, связанный с управляющими входами транзисторов двухтактного усилителя мощности, два вспомогательных трансформатора, одни из обмоток каждого из которых с последовательно соединенным вентильным элементом щунтируют один из переходов соответственных транзисторов усилителя мощности и подсоединены с токоограничительными резисторами к другим своим обмоткам с обратно включенными вентильными элементами {4.

Недостатками известного устройства являются больщие массогабаритные показатели и больщи€ потери мощности в управляющем и вспомогательных трансформаторах. Цель изобретения - уменьшение массогабаритных показателей и повышение надежности устройства. Поставленная цель достигается тем, что другие обмотки вспомогательных трансформаторов с обратно включенным вентильным элементом шунтируют токоограничительный резистор соответственного транзистора. С целью обеспечения активного запирания включаюшегося транзистора на время рассасывания неосновных носителей в базе запираюшегося эмиттерный переход каждого транзистора шунтирован вентильным элементом в прямом направлении и последовательно соединенной с ним одной обмоткой вспомогательного трансформатора. В качестве вентильных элементов обычно применяются дкоды и переходы транзисторов. На фиг. 1 представлена упрош.енная схема стойки транзисторного инвертора; на фиг. 2 - эпюры напряжений схемы. Стойка транзисторного инвертора содержит противофазные ключевые транзисторы 1 и 2, которые управляются по базовым цепям через токоограничительные резисторы 3 и 4 напряжением прямоугольной формы обмоток 5 и 6 управляюшего трансформатора 7. Вспомогательный трансформатор 8 подключен так, что обратно включенный диод 9 (10) и последовательно соединенная с ним обмотка 11 (12) шунтируют резистор 3 (4), а эмиттерный переход транзистора 1 (2) шунтирован диодом 13 (14) в прямом , направлении и последовательно соединенной с ним обмоткой 15 (16). Рассмотрим принцип устранения «сквозных токов в стойке инвертора, состоящей из транзисторов 1 и 2 (фиг. 1). Пусть в исходном состоянии транзистор 2 заперт, а транзистор 1 открыт. При этом на обмотках трансформатора 7 предоконечного усилителя действуют напряжения, полярность которых на фиг. 1 показана без скобок. Напряжения на обмотках вспомогательного трансформатора 8 практически равны нулю, так как напряжение нарезисторе 3 отсекается от обмотки 11 вентилем 9, а на цепочку, состоящую из последовательно соединенных вентиля 13 и обмотки 15, действует напряжение прямосмепленного эмиттерного перехода транзистора 1, величина которого недостаточна для отпирания вентиля 13. При изменении полярности управляющих напряжений Us и LJ (фиг. 2) (полярность на фиг. 1 дана в скобках) эмиттерный переход транзистора 1 з интервале рассасывания неосновных носителей tpi (фиг. 2) продолжает оставаться открытым. Вследствие этого практически все напряжение обмотки 5 выделяется на резисторе 3 и через открытый вентиль 9 прикладывается к обмотке 11 вспомогательного трансформатора 8 с полярностью, указанной на фиг. 1 в скобках. Полярность включения обмоток трансформатора 8 такова, что напряжение, трансформируемое в обмотку 16 через вентиль 14, прикладывается в запирающем направлении к эмиттерному переходу транзистора 2 и задерживает его отпирание на время 132 tp (фиг. 2). По истечении времени рассасывания tp эмиттерный переход транзистора 1 запирается и напряжение на обмотках вспомогательного трансформатора 8 становится равйым нулю. Под действием напряжения на обмотке 6 транзистор 2 отпирается и схема приходит ко второму квазиустойчивому состоянию, противоположному исходному. Таким образом, в схеме осуществляется автоматическая задержка отпирающего сигнала на время рассасывания неосновных, носителей в базе запирающегося транзистора, в результате чего «сквозные токи устраняются. Положительный эффект достигается применением дешевых, надежных, не снижающих общую электробезопасность изделия, диодно-трансформаторных цепей, работающих при низких действующих напряжениях, не прервышающих напряжения обратносмещенных эмиттерных переходов ключевых транзисторов. Схема практически не требует настройки и начинает работать сразу же при включении вспомогательного трансформатора с соблюдением полярности, указанной на фиг. 1. В транзисторных инверторах, где регулирование выходного напряжения осуществляется изменением длительности паузы на нуле, применение схемы приводит к увеличению КПД во всех режимах нагрузки и к существенному снижению уровня генерируемых радиопомех. Из предлагаемой схемы можно исключить вспомогательные обмотки 15 и 16 и вентили 13 и 14. В этом случае в интервале рассасывания неосновных носителей в базе транзистора 1 (2) напряжение, трансформируемое из обмотки 11 (12) в обмотку 12 (11), частично компенсирует .напряжение управления обмотки 6 (5), в результате чего напряжение между эмиттером и базой транзистора 2(1) близко к нулю, т. е. имеет место пассивное запирание транзистора 2 (1) на время tp., (tp). Формула изобретения 1.Транзисторный инвертор, содержащий блок управления с трансформаторным выходом, связанный с управляющими входами транзисторов двухтактного усилителя мощности, два вспомогательных трансформатора, одни из обмоток каждого из которых с последовательно соединенным вентильным элементом шунтируют один из переходов соответственных транзисторов усилителя

мощности с токоограничительными резисторами и подсоедииены к другим своим обмоткам с вентильными элементами, отличающийся тем, что, с Целью уменьшения массогабаритных показателей и увеличения нaдeжнocтй другие обмотки вспомогательных трансформаторов с обратно включенным вентильным элементом шунтируют токоограничительный резистор соответственного транзистора.

упомянутых обмотрк вспомогательного трансформатора с вентильным элементом, включенным в прямом нaпpaBv eнии.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

С9