Полумостовой инвертор Советский патент 1981 года по МПК H02M7/537 

(54) ПОЛУМОСТОВОЙ ИНВЕРТОР

1

Изобретение относится к преобразовательной технике и может использоваться в системах вторичного электропитания для преобразования постоянного тока в переменный с помощьЪ транзисторных инверторов.

Известны транзисторные инверторы, содержащие силовые транзисторы, выходной трансформатор и блок управления, в которых введена защита от перегрузок по току, состоящая из датчика тока перегрузки в виде трансформатора тока, первичная обмотка которого включена последовательно с первичной обмоткой выходного трансформатора, узел защиты в виде усилителя, сравнивающего сигнал с выхода датчика тока и опорный сигнал и воздействук)щего на блок управления силовыми транзисторами 1,

Недостатком данного инвертора является отсутствие защиты от сквозных токов при одновременном открытой состоянии силовых транзисторов полумоста, происходящем вследствие неисправностей в блоке управления или отказа элементов, а также в процессе переключений вследствие инерционности закрывающегося транзистора.

Известны также схемы инверторов, в которых защита от одновременного отпирания силовых транзисторов при переключениях выполнена по сигналу, снимаемому с обмоток выходного трансформатора 2.

Однако указанные инверторы неэффекгивны при наличии RC-цепочек, шунтирующих обмотки с целью снижения динамических потерь.

Наиболее близким к предлагаемому является полумостовой транзисторный инвертор с индивидуальными токовыми трансформаторами для управления силовыми транзисторами, в котором обмотки управления, трансформаторов .подключены к дополнительному источнику питания через управляющие транзисторы, базы которых соединены с выходом блока управления. В инвертор введена система защиты, содержащая датчик тока в одном из плеч инвертора, узел защиты и исполнительный элемент в виде блокирующего транзистора, включенного параллельно управляющим транзисторам с помощью разделительных диодов 3.

Недостаток известного инвертора состоит в отсутствии защиты от сквозных токов при одновременном открытом состоянии силовых транзисторов при переключении и при отказах элементов схемы.

Цель изобретения - повышение КПД и надежности путем введения защиты от сквозных токов силовых транзисторов.

Поставленная цель достигается тем, что в полумостовом инверторе, содержащем два силовых транзистора, в управляющую цепь каждого из которых включен трансформатор тока с управляющей обмоткой, подключенной к дополнительному источнику питания через управляющий транзистор и ограничительный резистор, блок управления,соединенный с базами управляющих транзисторов, и узел защиты от перегрузок, вход которого связан с выходом датчика тока пе.регрузки, а выход соединен с базой блокирующего транзистора, эмиттер которого объединен с эмиттерами управляющих транзисторов, а коллектор через разделителцные диоды соединен с коллекторами управляющих транзисторов, датчик тока перегрузки выполнен в виде двух трансформаторов тока, первичная обмотка каждого из которых включена последовательно с силовым транзистором, а вторичная щунтирована балластным резистором и подключена к входу узла защиты через первый диод и к базе соответствующего управляющего транзистора - через второй диод и дополнительный резистор.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема инвертора в варианте включения нагрузки через трансформатор, выпрямитель и фильтр.

Инвертор содержит усилитель 1 мощности с силовыми транзисторами 2 и 3, управляемыми с ,помощью трансформаторов 4 и 5 тока. Управляющие обмотки 6 и 7 трансформаторов 4 и 5 тока подключены через ограничительные резисторы 8 и 9 и управляющие транзисторы 10 и 11 к дополнительному источнику 12 питания. Базы транзисторов 10 и 11 подключены к выходам А и Б блока 13 управления. В инвертор введен датчик тока перегрузки в виде трансформаторов 14 и 15 тока, первичные обмотки которых включены последовательно с транзисторами 2 и 3 соответственно, а вторичные шунтировань балластными резисторами 16 и 17 и через диоды 18 и 19 подключены ко входу узла 20 защиты. Выход узла защиты соединен с базой блокирующего транзистора 21, подключенного параллельно транзисторам 10 и 11 с помощью диодов 22 и 23. Вторичные обмотки трансформаторов 14 и 15 датчика тока перегрузки подключены к базам транзисторов 10 и 11 через диоды 24 и 25 и резисторы 26 и 27. База транзистора 21 подключена также к источнику 12. питания через узел 28 блокировки при пуске и при выключении инвертора. На выходе инвертора Может быть включен трансформатор 29, выпрямитель 30 и фильтр 31.

Инвертор работает следующим образом.

Во время пуска, когда нарастающее напряжение источника 12 питания еще не достигло установивщейся величины, транзистор 21 открыт сигналом узла 28 блокировки. При этом цепи управляющих обмоток 6 и

7 оказываются подключенными к источнику 12 через диоды 22 и 23 и переход коллектор-эмиттер насыщенного транзистора 21, чем предотвращается возможность одновременного включения силовых транзисторов 2 и 3 независимо от состояния управляющих транзисторов 10 и 11. При достижении номинального напряжения источника 12 прекращается насыщение транзистора 21 выходным током узла 28. Транзистор 21 запирается и в дальнейщем не оказывает влияния на работу инвертора в установивщемся режиме. Аналогично работает устройство при снижении входного напряжения в процессе выключения инвертора.

При перегрузке на выходе преобразователя в первичной обмотке трансформаторов тока 14 и 15 протекает ток перегрузки, обуславливающий появление на резисторах 16 и 17 напряжения, превыщающего заданный уровень. Это напряжение через диод 18 или 19 поступает на вход узла 20 защиты,, который срабатывает и открывает

5 транзистор 21, создающий через диоды цепь поступления тока в управляющие обмотки 6 и 7. В результате происходит запирание, открытого силового транзистора. При возникновении сквозного тока в аварийной си- туации (например при пробое одного из транзисторов усилителя мощности или отказах в схеме управления) ток проходит через первичные обмотки обоих трансформаторов 14 и 15 датчика тока перегрузки выходные сигналы которых через диоды 18

5 и 19 поступают на вход быстродействующего узла 20 защиты, и в дальнейщем происходит блокировка переключения силовых транзисторов.

Выходные сигналы трансформаторов дато чика тока 14 и 15 перегрузки через диоднорезисторные цепочки 24, 26 и 25, 27 воздействуют на базы управляющих транзисторов, запрещая включение закрытого транзистора усилителя мощности до окончания

с процесса рассасывания неосновных носителей в базе за снижение тока коллектора другого транзистора. Например, если открыт транзистор 2, то ток течет через первичную обмотку трансформатора 14 датчика тока перегрузки. Его выходное напряжение через диод 24 и резистор 26 обеспечивает насыщение управляющего транзистора 11 независимо от уровня сигнала на выходе А блока 13 управления. Если с Б блока 13 на базу управляющего транзистора 10 поступает высокий уровень, то транзистор открывается, ток поступает в управляющую обмотку 6 трансформатора 4 тока, вызывая изменение направления тока в базе и начало рассасывания носителей. После