Транзисторный инвертор Советский патент 1981 года по МПК H02M7/537 

(S) ТРАНЗИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах автоматики и управления в качестве источника питания с выходным напряжением, регули руемым по любому закону однополяриой модуляции. При разработке различных устройст автоматики, электропривода, управления предъявляются все более жесткие требования к гармоничному составу на пряжения питания. Одним из кардинальных решений в данном случае явлй ется регулирование выходного напряже ния по необходимому закону модуляции Однако, в этих случаях схемные решения инверторов усложняются, что, естественно, снижает надежность рабо ты, усложняет настройку и эксплуатацию инверторов. Известны транзисторные преобразователи с самовозбуждением или полусамовозбуждением, которые находят применение в качестве выходных каскадов инверторов с широкими пределами регулирования выходного напряжения при сравнительно простой схемной реализации управляющих устройств tl. Нелинейность модуляционной характеристики при больших углах регулирования и, соответственно, увеличенные массогабаритные показатели в первом случае, а также возможностью получения переменного напряжения с регулированием по широтному закону являются основными недостатками данных устройств. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является транзисторный инвертор содержащий задающий генератор, мостовой усилитель мощности, первые два транзистора которого соединены коллекторами, а вторые два транзистора - эмиттерами, кj6a3aM первых транзисторов подключены одни концы вторичных обмоток выходного трансформатора, другие концы обмоток - через ограничительный

резистор к эмиттерам первых транзисторов, модулятор ширины импульсов коллектор выходного транзистора которого через диодьг подключены к точкам соединения указанных обмоток и ограничительных резисторов, а эмиттер - через источник запирающего напряжения соединен с входным выводом источника питания MHBepTopaf J.

Недостаток инвертора заключается в том, что длительность импульсов выходного напряжения определяется длительностью импульсов синхронизации, поступающих с модулятора ширины импульсов (временем включенного состояния выходного транзистора модулятора), причем ось симметрии модулятора совпадает с моментом переключения транзисторов мостового усилителя мощности, соединенных эмиттерами. Напряжение на выходе инвертора имеет вид двухполярных, регулируемых по длительности импульсов, длительность которых изменяется от О до Т. ((. - длительность периода повторения импульсов синхронизации). Таким образом, в схеме осуществляется широтное регулирование напряжения, что во многих случаях бывает нежелательным, та как при этом происходит значительное изменение гармонического состава выходного напряжения, а это существенно сужает область применения и функциональные возможности инвертора.

Цель изобретения - повышение надежности, расширение функциональных возможностей и улучшение гармонического состава выходного напряжения инвертора.

Поставленная цель достигается тем что в транзисторном инверторе, содержащем задающий генератор, мостовой усилитель мощности, соединенные коллекторами два транзистора которого управляются от обмоток выходного . трансформатора инвертора, одним концом подключенных к базе, а другим - через ограничительный резистор к эмиттеру первых транзисторов, модулятор ширины импульсов, коллектор выходного транзистора которого через диоды Нодключен к точкам соединения указанных обмоток и ограничительных резисторов, а эмиттер - через источник запирающего напряжения соединен с входным выводом, базы первых транзисторов усилителя мощности через дополнительные резисторы и введенные маломощные транзисторные ключи

присоединены к входному выводу, соединенному с коллекторами первых транзисторов , а к управляющим переходам вторых транзисторов усилителя мощности, соединенных эмиттерами, и транзисторов маломощных -ключей подключены через ограничительные резисторы вторичные обмотки выходного трансформатора, введенного в схему делителя частоты, вход которого подсоединен к выходу задающего генератора, причем обмотки управления маломощным транзис-. торным ключом и силовым транзистором, эмиттер которого подсоединен к входному выводу источника питания, в каждой стойке моста включены в противофазе.

На фиг. 1 изображена принципиаль ная схема транзисторного инвертора; на фиг. 2 - диаграммы работы.

Транзисторный инвертор содержит задающий генератор 1, к выходу которого подключены модулятор ширины импульсов 2 и делитель частоты 3 с выходным транзистором k, вторичные обмотки которого подключены через ограничительные резисторы к управляющим переходам транзисторов 5 и 6 мостового усилителя мощности 7 и транзисторов 8 и 9 маломощных ключей, соединенных через дополнительные резисторы 10 и 11 с базами транзисторов 12 и 13 мостового усилителя, соединенных коллекторами и управляемых от обмоток выходного трансформатора f, одним концом подключенных к базам, а другим - через ограничительные сопротивления 15 и 16 к эмиттерам этих транзисторов. К точкам соединения этих обмоток с ограничительными резисторами подключены катоды диодов 17 и 18, анодами соединенных с коллектором выходного транзистора 19 модулятора ширины импульсов, эмиттер которого соединяется плюсом источника 20 смещения. Резисторы 21-23 служат для обеспечения режима работы соответствующих транзисторов. Обратный диодный мост собран на диодах 2i«-27.

0 С выхода высокочастотного задающего генератора 1 импульсы Оу (фиг. 2а) подаются на модулятор 2 ширины импульсов, (фиг. 26) осуществляющий формирование однополярной последовательности импульсов синхронизации (фиг. 2в) по необходимому закону модуляции, и на делитель 3 частоты. Делитель частоты имеет S8 целую и четкую величин коэффициента деления (i(j (фиг. 2г) и определяет частоту выходного напряжения инвертора и g(,|y (фиг, 2д) . При этом центр периода повторения однополярной последовательности импульсов синхронизации должен совпадать с центром периода выходного напряжения делителя частоты. Допустим, что в момент времени ty одновременно включаются транзисторы 6 и 9 и за счет того, что вторичные обмотки выходного трансформатора делителя частоты подключены к их управляющим переходам в фазе. За счет протекания тока по цепи транзистора 6, первичная обмотка трансформатора 1, транзистор 9 во вторичных обмотках трансформатра 1 наводится ЭДС, приводящая к регенеративному процессу включения транзистора 12, а в выходном напряжении формируется импульс. При подаче синхроимпульса СинхР (транзистор 19 включается) в момент времени t к базам транзисторов 12 и 13 прикладывается через диоды 1 и 18 запирающее напряжение смещения. Транзистор 12 закрывается, :и в выходном напряжении Ug(,|y формируется пауза с длительностью, равной длительности синхроимпульса. В момент окончания синхроимпульса tn (транзистор 19 выключaeтcяj включает ся транзистор 12, так как в его базо вой цепи соблюдается условие возбуждения за счет протекания тока через открытый транзистор 9. Далее процессы повторяются. Формирование полувол ны заканчивается U. в момент перекш)чения транзисторов 5 и 6 инвертор и транзисторов 8 и 9 вспомогательных ключей соответственно. Момент переключения t совпадает с центром периода повторения импульсов синхронизации. В выходном напряжении формиру ется обратная полуволна, причем процессы переключения транзисторов аналогичны. При изменении длительности бинлР синхроимпульсов (глубины моду ляции) меняется длительность импульсов в полупериоде выходного напряжеВ соответствии с законом модуляции, заданным модулятором, и величина выходного напряжения U . Транзисторы 8 и 9 дополнительных клю чей , обеспечивающие вместе с выходны транзистором модулятора включение и выключение на полупериоде верхних транзисторов усилителя в соответствии с заданным законом модуляции, должны обеспечить минимальный ток первичной обмотки выходного трансформатора, исключающий возможность перехода рабочей точки петли гистерезиса сердечника трансформатора на кривую возврата на полупериоде после сняти-я синхроимпульса и, кроме того, повышают надежность запуска инвертора. Величина тока через них не превышает минимального значения тока базы верхних транзисторов усилителя мощности. Параметры выходного трансформатора должны расчитываться на частоту в два или более раз меньшую частоты синхронизации. Задавая модулятором необходимый закон модуляции по длительности импульсов синхрони- зации ис,цнур можно получить на выходе инвертора напряжение, промодулированное по этому закону, что значительно улучшает параметры и качественный состав выходного напряжения инвертора U &(,ч. Таким образом, введение в схему инвертора дополнительных маломощных ключей и делителя частоты, вторичными обмотками выходного трансформатора которого управляются транзисторы усилителя мощности, соединенные эмиттерами, и маломощные ключи выгодно отличают предлагаемый от ранее известных инверторов, так как позволяет существенно расширить его функциональные возможности, улучшить качественные характеристики выходного напряжения, повысить надежность работы. Это значительно расширяет область применения инвертора в преобразовательной технике и автоматике. Формула изобретения Транзисторный инвертор, содержащий задающий генератор, мостовой усилитель мощности, первые два транзистора которого соединены коллекторами, а вторые два транзистора соединены эмиттерами, к базам первых транзисторов подключены одни концы вторичных обмоток выходного трансформатора , другие концы обмоток через oi- раничительный резистор - к эмиттерам первых транзисторов, модулятор ширины импульсов, коллектор выходного транзистора которого через диоды подключен к точкам соединения указанных обмоток и ограничительных резисторов а эмиттер - через источник запирающего напряжения соединен с выходным выводом источника питания инвертора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и улучшения гармонического состава выходного напряжения 5базы первых транзисторов усилителя мощности через допол нительные резисторы и введенные мало мощные транзисторные присоединены к входному выводу, соединенному с коллекторами первых транзисторов, а к управляющим переходам вторых транзисторов усилителя мощности и транзисторов маломощных ключей под1клгочены через ограничительные резис68торы вторичные обмотки выходного трансформатора/введенного в схему делителя частоты, вход которого подсоединен к выходу задающего генератора, причем обмотки управления маломощным транзисторным, ключом и силовым транзистором, эмиттер которого подсоединен к входному выводу источника питания, в каждой стойке моста включены в противофазе. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № , кл. Н 02 М 7/08, 1970. 2.Авторское свидетельство СССР № 508883, кл. Н 02 М 7/515, 1973.

I I ; I ; I

УН

I I I i/ww i i to ti il I M

uz.Z I e