Инвертор Советский патент 1981 года по МПК H02M7/537 

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении вторичных источников питания.

Известны устройства, в которых для форсирования процесса включения силовых транзисторов используют энергию накопительного конденсатора 1-2.

Применение реактивного элемента налагает ограничения на максимальную частоту коммутации транзисторов, так как для предварительного заряда конденсатора требуется определенное время. Это время yaej личивается с повышением коммутируемой мощности и, кроме того, значительно возрастают потери Б балластном резисторе и размеры самого конденсатора.

Известно также устройство, в котором для управления силовыми транзисторами используются токовые трансформаторы ynj равления, обеспечивающие оптимальный режим насыщения силовых транзисторов, средняя точка дополнительных обмоток которых подключена к входному выводу инвертора через токоограничивающий резистор, а их крайние выводы подключены к другому входному выводу через силовые переходы управляющих транзисторов, управляющие переходы которых связаны с блоком управления {3.

Недостатком известного устройства является то, что выключение силовых транзисторов происходит пассивно, т. е. без приложения в момент коммутации импульса обратного напряжения к управляющему переходу насыщенного транзистора. Это приводит к затягиванию процесса выключения транзисторов и увеличению динамических потерь.

Цель изобретения - повыщение КПД инвертора и расширение диапазона рабочих частот.

Поставленная цель достигается тем, что в инвертор, содержащий силовые транзисторы, управляющие переходы которых связаны с выходными обмотками индивидуальных токовых трансформаторов управления, первичные обмотки которых включены последовательно с нагрузкой, а дополнительные обмотки своим средним выводом соединены с одним из входных выводов через токоограничивающий элемент, а их крайние выводы подключены к другому входному выводу через силовые переходы управляющих транзисторов, управляющие переходы которых подключены к блоку управления, введены формирователи импульсов, форсирующие транзисторы и диоды, при этом соответствующий входной вывод дополнительно соединен со средним выводом каждой нз уномянутых дополнительных обмотках трансформатора, управляемый через последовательно включенные силовой переход форсирующего транзистора и диод, а каждая точка соединения последних через дополнительный резистор подключена к соответствующей базе управляющего транзистора и соответствующему входу формирователя импульсов, выход каждого из которых связан с базой соответствующего форсирующего транзистора.

На чертеже представлена принципиальная схема инвертора, выполненного в виде двухтактного полумостового инвертора.

Инвертор содержит силовые транзисторы Л и 2 и конденсаторы 3, 4, образующие полумостовой усилитель мощности с включенной в диагональ нагрузкой 5. Для управления силовыми транзисторами используются индивидуальные токовые трансформаторы 6, 7 с соответствующими дополнительными обмотками 8, 9. Концы этих обмоток подключены через управляющие транзисторы 10, 11 и 12, 13 к отрицательному полюсу источника питания, причем транзисторы И, 13 щунтированы обратными диодами 14, 15, а средние выводы обмоток соединены с положительным полюсом источника питания через токоограничивающие элементы 16, 17 (резистор, стабилизатор тока и т. д.). Параллельно им подключены форсирующие цепи, состоящие из транзи.сторов 18, 19 и диодов 20, 21. Для ограничения импульсов тока последовательно с диодами могут быть включены балластные резисторы (пунктир). Резисторы 22 и 23 служат для форсирования процесса включения управляющих транзисторов. Управление форсирующими транзисторами производится через формирователи 24 и 25 импульсов, которые управляются от блока 26 управления, формирующего прямоугольное даправление и управляющего работой всех управляющих транзисторов (10-13). Выродные напряжения блока управления изменяются в противофазе, а синхронизация формирователей производится по переднему фронту прямоугольного напряжения.

Инвертор работает следующим образом.

Пусть под действием управляющих сигналов во включенном состоянии находятся .транзисторы 11 и 12, что соответствует проводящему состоянию силового транзистора 1 и непроводящему состоянию силового транзистора 1 и непроводящему состоянию транзистора 2. По окончании полупериода рабочей частоты выходные сигналы блока 26 изменяются на противофазные, что приводит к выключению транзисторов 11, 12 и включению транзисторов 10, 13.- Обмотка 8 трансформатора 6 замыкает накоротко через транзистор 10 и диод 14. Одновременно на выходе формирователя 24 появляется короткий импульс, под действием которого

открывается транзистор 18. Через него диод 20 и транзистор 10 к левой части обмотки 8 от источника питания прикладывается импульс напряжения, под действием которого в базе выключаемого транзистора 1, ранее находивщегося в режиме насыщения, происходит быстрое рассасывание избыточных носителей заряда. Мощность запирающего импульса определяется сопротивлением балластного резистора (пунктир) в указанной цепи и может быть выбрана практически неограниченной. Одновременно через транзистор 18 и резистор 22 осуществляется формирование тока базы транзистора 10 для пропускания относительно больщого импульса тока по цепи коллектор - эмиттер. После выключения транзистора 1 выключение транзистора 2 происходит под действием напряжения, прикладываемого к правой части обмотки 9 трансформатора 7 через элемент 17 и транзистор 13. Такое квазиустойчивое состояние схемы сохраняется до конца рабочего полупериода, после чего процессы повторяются.

Для снижения потребляемой мощности длительность форсирующего импульса должна быть минимальной и достаточной для рассасывания избыточного носителя в насыщенном силовом транзисторе. В даином инверторе обеспечивается активное запирание силовых транзисторов, что приводит к повышению КПД инвертора и дает возможность значительно повысить рабочую частоту коммутации.

Формула изобретения

Инвертор, содержащий силовые транзисторы, управляющие переходы которых соединены с выходными обмотками индивидуальных токовых трансформаторов управления, первичные обмотки которых включены последовательно с нагрузкой, а дополнительные обмотки своим средним выводом соединены с одним из входных выводов через токоограничивающий элемент, а их крайние выводы подключены к другому входному выводу через силовые переходы управляющих транзисторов, управляющие переходы которых подключены к блоку управления, отличающийся тем, что, с целью повыщения КПД и расширения диапазона рабочих частот, введены формирователи импульсов, форсирующие транзисторы и диоды, при этом соответствующий входной вывод дополнительно соединен со средним выводом каждой из упомянутых дополнительных обмоток трансформаторов управления через последовательно включенные силовой переход форсирующего транзистора и диод, а каждая точка соединения последних через дополнительный резистор подключена к соответствующей базе управляющего транзистора и соответствующему входу формирователя импульсов, выход каждого из которых связан с базой соответствующего форсиру;сщего транзистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 558365, кл. Н 02М 2/537, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР № 523498, кл. Н 02М 7/537, 1971.

3. Патент США № 3305761, кл. 321-65, 1968.

г г П П .А

. .Ill/ I I с I А ..,