Инвертор Советский патент 1981 года по МПК H02M7/537 

I

Изобретение относится к электротехнике, в частности к инверторам, преобразующим постоянный ток в переменный.

Известен инвертор l, выполненный по схеме автогенератора с отводом от средней точки первичной обмот ки силового трансформатора, подключенной к источнику нитаиия. Крайние выводы первичной обмотки силового трансформатора нодключены к коллекторам кoм iyтиpyloщиx транзисторов. Кроме того, первичнйя обмотка силового трансформато.ра подключена через резистор к первичной обмотке управляюшего трансформатора, втори-чные обмотки которого подключены непосредственно с нереходам база- эмиттер коммутирующих 1ранзисторов.

Непосредственное подключение вторичн.Ь1Х обмоток управляющего трансформатора к переходам база-эмиттер коммутирующ1к транзисторов обеспечивает yMeiUjiiieinie рассеиваемой мощности на

(54) ИНВЕРТОР

. 2

коммутирующих транзисторах в режиме переключения благодаря сокращению времени рассасывания неосновных носителей в их базах и позволяет транзисторам при .короткозамкнутом переходе база-эмиттер вьщерживать наиболее высокое напряжение на промежутке колпектор- эмиттер при отсутствии запирающего напряжения.

10

Известен также инвертор С 2} , выполненный по полумостовой схеме, содержащий два коммутир пощих транзистора в одном плече моста и два конденсатора в другом плече моста, си15лового трансформатора,первичная обмотка которого включена в диагональ моста, и управляющ1нЧ трансформатор, первичная обмотка которого подключена через резистор к обмотке обратной

20 связи силового трансформатора, а вторичная обмотка к базе- эмнттер ному переходу одного нз коммутирующих транзисторов., управляющие переходы

которых зашунтированы вторичными управляющими обмотками.

Недостатком известных устройств является несимметрия разнополярных импульсов на выходе инвертора из-за разброса входных статических и частотных характеристик коммутирующих транзисторов. Следствием этого является одностороннее намагничивание сердечников управляющего и силового трансформаторов, что влечет за собой увеличение частоты коммутации инверт ра и нарушение симметрии разнополярных импульсов на выходе инвертора как по.амплитуде, так и по длительнести.

Целью изобретения является устранение асимметрии выходного напряжения инвертора. .

Поставленная цель достигается тем что в инвертор введены два управляю1ЦИХ транзистора разного типа проводимости, два диода, тактовьй генератор и второй управляющий трансформатор, первичная обмотка которого под- ключена через второй резистор к обмотке обратной связи силового трансформатора, вторичная обмотка является обмоткой, шунтирующей базо- эмиттерный переход другого коммутирующего транзистора, причем параллельно первичным обмоткам управляющих грансформаторов через диоды, включенные соответственно типу проводимости транзисторов, подключены промежутки коллектор-эмнттер управляющих транзисторов, переходы база- эмиттер которых соединены с выходом тактового генератора.

Кроме того, тактовый генератор содержит интегрирующую RC-цёпочку и ограничитель амплитуды переменного напряжения, вход которого является входом тактового генератора, подключенного к обмотке обратной связи силового трансформатора, выход ограничителя амплитуды переменного напряжения подключен к входу интегрирующей RC-цепочки, потенциальный полюс выхо да которой является потенциальным полюсом выхода тактового генератора и соединен через два равных по величине резистора с входными выводами, а нулевой полюс- с общей точкой двух конденсаторов. Общая точка первичных обмоток управляющих транс форматоров подключена к отводу

т обмотки обратной связи силового рансформатора.

Электрическая схема инвертора представлена на чертеже.

Инвертор содержит коммутирующие транзисторы 1 и 2 и конденсаторы 3 и 4,включенные по схеме моста, иловой трансформатор 5, содержит ервичную обмотку 6, включенную в иагональ моста, вторичную обмотку 7, подключенную к выходным клеммам стабилизатора и обмотку 8 обратной связи.

Первый управляющий трансформаор 9 с первичной обмоткой 10 и втоичной обмоткой 11, у которого оботка 10 подключена через первый реистор 12 к обмотке 8 трансформатора 5, а обмотка 11 трансформатора 9 подключена непосредственно к переходу база-эмиттер первого коммутирующего транзистора 1. Второй управяющий трансформатор 13 с первичной обмоткой 14 и вторичной обмоткой 15, у которого обмотка 14 подютючена через второй резистор 16 к обмотке 8 трансформатора 5, а обмотка 15 подключена к переходу базо- эмиттер второго коммутирующего транзистора 2. Параллельно обмоткам 10 и 14 управляющих трансформаторов 9, 13 через диоды 17 н 18, включенные соотвественно типу проводимости транзисторов, подключены промежутки коллектор- эмиттер управляющих транзисторов 19 и 20 разного .типа проводимости, переходы базо- эмиттер которых соединены с выходом генератора 21.

В состав тактового генератора входит ограничитель 22 амплитуды переменного напряжения, содержащий резистор 23, мостовой выпрямитель 24, стабнлитрон 25 и интегрирующая цепь, преобразующая прямоугольное напряжение в пилообразное, содержащая резистор 26 и конденсатор 27.

Выход интегрирующей RC-цепи подключен через два равных по величине резистора 28 и 29 соответственно к положительному и отрицательному входным выводам.

Инвертор работает следующим образом.

Предположим, что в рассматриваемый момент времени транзистор 1 вошел в режим насьпцення, а транзистор 2 - в режим отсечки. В этом режиме с обмотки 8 трансформатора 5 на вход генератора 21 и на обмотки 10 и 14 трансформаторов 9 и 13 посту пает через резисторы 12 и 16.отрицательное напряжение. В результате на обмотке 11 трансформатора 9 будет действовать положительное напряжение удерживающее транзистор 1 в режиме насыщения, а на обмотке 15 трансформатора 13 - отрицательное, которым транзистор 2 удерживается в режиме отсечки. Отрицательное напряжение, действующее на обмотке обратной связи трансформатора5 проходя через ограничитель 22, ограничивается сверху на заданном уровне. Это дости гается тем, что при достижении стабилизируемого значения амплитуды напряжения, действующего на входе выпрямителя 24, происходит пробой с билитрона 25, и текущий через него ток, создавая падение напряжения на резисторе 23, препятствует ;альнейшему увеличению напряжения, действующего на входе мостового выпрямителя. Стабилизированное по амплитуде переменное напряжение прямоугольной формы далее поступает на вход интегрирующей RC -цепочки 26, 27, преобразующей прямоугольное напряжение в пилообразное. При заряде через резистор 26 конденсато ра 27 в рассматриваемый момент време ш на нем формируется пилообра йое напряжение отрицательной полярности, которое по мере заряда начинает превышать напряжение отсечки Входной характеристики транзистора t9, вызывая его отпирание. Транэистор 19, открываясь, переключает обмотку 10 трансформатора 9 с правой 40

части, обмотки 8 трансформатора 5, действующее напряжение на которой соответствует по фазе положительной обратной связи, на левую часть обмотки, фаза действующего напря-.сения, на которой соответствует отрицательно( обратной связи. В результате напряжение на переходе базаэмиттер транзистора 1 станет отрицательным, что ускорит процесс расслсывания неосновных - носителей в его базе. Вследстьис этого сокращаются потери мощности на коммутирующих транзисторах в динамическом режиме и сокращается время задержки выключения, обусловленное частотны 1и параметрами транзисторов. Поскольку трансформаторы .9 и 13 размерования предыдущего полутакта.

Разброс величин напряжений базе- эмиттер транзисторов 1 и 2 не вызывает одностороннего намагничивания

сердечников трансформаторов 9 и 13 в рабочие полутакты, поскольку в нерабочие полутакты, когда коммутирую - щие транзисторы заперты, к первичным обмоткам управляющих трансформа-

торов прикладываются более высокие напряжения, которые обеспечивают гарантированное размагничивание сердечников управляющих трансформаторов перед следующим рабочим тактом,

Использование новых элементов (второго управляющего трансформатора, двух управляющих транзисторов, тактового генератора и других вспомога1«щены на разных сердечниках, то смена полярности напряжения на первичной обмотке трансформатора 9 еще не вызывает смену управляющего напряжения транзистором 2 и потому не приведет к известному паразитному режиму сквозных токов. Запирающее напряжение, действующее на входе транзистора 1, начнет спадать одновременно с выходом из режима насыщения промажутка коллектор- эмиттер транзистора 1, поскольку это запирающее напряжение сформировано его же током эмиттера. На. этом заканчивается фор. мирование одного полутакта выходного напряжения инвертора и начинается формирование другого полутакта. С момента запирания транзистора Г запасенная энергия в индуктивности обмоток трансформаторов вызывает изменение полярности напряжения на обмотке 8 трансформатора 5, в результате чего на вход транзистора 1 поступа:ет запирающее напряжение, а на вход транзистора 2 - отпирающее. При этом транзистор 19 уже не будет оказывать воздействия, поскольку диод 17 будет смещен обратным напряжением. Теперь положительное напряжение, действующее на обмотке 8 трансформатора 5, поступает на вход генератора 2 и, проходя через его цепи, будет формировать положительное, напряжение пилообразной формы, которое теперь откроет транзистор 20, на который через диод 18 с обмотки 14 трансформатора 20 поступает положительное напряжение. Весь процесс повторяется и протекает аналогично рассмотренному процессу форме-

7g

тельных элементов) отличает инвертор от прототипа устранением асимметрии выходного напряжения, а также уменьшением потерь в динамическом режиме. Применение устройства инвертора, например в составе конвертора, преобразую1ч,его постоянное напряжение одной величины в постоянное напряжение другой величины, позволя ет уменьшить уровень пульсаций выход ного напряжения, ностунающего в нагрузку, и устраняет снижение выходной мощности инвертора, вызванное асимметрией выходного напряясения, Формула изобретения

1. Инвертор, содержащий два коммутируюЕщх транзистора, включенных в одну из стоек моста, силовой трансформатор, нервргчная обмотка которсио включена в ккагонаяъ моста, и первый управляющий тpaнcфop iaтop, первичная обмотка которого подключена через пер вый резистор к обмотке обратной связи силового трансформатора, а вторичная обмотка - к базо- эмиттерному переходу одного из коммутирующих транзисторов, у11равляю цие переходы которых зашунтированы вторичнь)ми управляющими обмотками, о т л i ч аю щ и и с я тем, что, с цс;лыо устранения асимметрии выходного напряжения в него введены два управияющих трапзистора разного типа проводимости, два диода, тактовый генератор и второй управляющий трансформатор, первичная обмотка которого подключена через второй резистор к обмотке обратной связи силового ч-раисформатора, а вторичная обмотка является

i 8

одной из упомянутых обмоток, шунтирующих базо эмиттерный переход другого коммутирующего транзистора, причем параллельно первичньЕ-i обмоткам управляющих трансфорг-аторов це. диоды, включенные соответстве П1О типу проводимости транзисторов, подключены силовые цепи управляюии х транзисторов, управ::тяю1цие переходы которых, соединены с выходом тактового генератора.

2.Инвертор по п. 1 , от л и ч аю щ и и с я тем, что тактовый генератор содержит интегрирующую RC-цепоку и ограничитель амплитуды переменного напряжения, вход которого подключен к обмотке обратной спязн силового трап-сформатора, а выход лрисоединеи, к входу интегр1-п:1у1п1цей 1 С-цепоч.ки, потенциалышш п(.) выхода которой яззляется потеицналляилм нолюс.ом Езыхода тактового генератс;ра

тт соеди е1 через ;,ва резистора с соогветсгвующлми .5и ; ыиод;1., а нуле1юй по.гтас- с обцей TOn riii jiByx коидеисатори5.

3.Инггертор по г;. , и г л и ч а ю н ii с я тем, что, с целью умены 1ен Я рассеиваемой мслцнос)коммутирующими тран:з 1сто)-1а1-1п к релu-i e переключ(;И1ьч, общая 1очка нерматоров подключена к огводу от о5мотки обратной связи сило1 :.}гч) )а.нсфорьатора .

Источники ПНфОрМПЦ,

прииятьге во внимание нрн экснертпче

1 . Патент ФРГ Р 22 I /Чбб, кл. 1 02 И 7/122, 1976.

2. Патент . i031454. кл. 321-2, 1977.