Двухтактный инвертор Советский патент 1981 года по МПК H02M7/537 

. Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах преобразования энергии для питания различного рода потребителей в частности, при высоких напряжениях на выходе первичного источника энергии. Известны схемы двухтактных инверторов, выполненных по мостовой схеме, содержащих силовые транзисторы, силовой трансформатор, управляющий трансформатор, выходные обмотки которого через токоограничивающиё элементы подключены параллельно входным цепям силовых транзисторов, и задающий генератор l. Недостаток известного устройства сложность, так как необходим дополнительный трансформатор и дополнител ные ключевые транзисторы в схеме автогенератора. Кроме того, возникает проблема симметрирования цикла работы силового трансформатора, что дополнительно усложняет устройство. Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является двухтактный инвертор, содержащий силовые транзисторы, соединенные по схеме моста и силовой трансформатор, первичная обмотка, которого включена в диагональ моста, а обмотки обратной связи, соединенные последовательно с соответствующими токоограничивающими резисторами, образуют цепи положительной обратной связи, выводы которых связаны с управляющими входами транзисторов {23. Недостатком известной схемы является сложность силового трансформатора, так как инвертор содержит четыре обмотки положительной обратной связи, а также повышенные потери энергии, так как мощные транзисторы обладают ограниченным обратным напряжением база-эмиттер (обычно не более 3 5 В). Пдэтому, если не шунтировать управляющие входы диодами, требуется иметь чрезвычайно низкий коэффициент 3 трансформации обмоток положительной обратной связи (при питании от источника напряжения в несколько сотен Вольт коэффициент трансформации 0,010,02). В этом случае между первичной обмоткой и обмотками обратной связи чрезвычайно плохая магнитная связь, что ухудшает коммутационные процессы в силовых транзисторах и, как следствие, увеличивает потери энергии в них. Если шунтировать входные цепи силовых транзисторов диодами, включенными встречно по отношению к базоэмиттерным переходам, то коэффициенты js трансформации могут быть увеличены. Однако при этом потребление мощности происходит одновременно в четырех входных цепях силовых транзисторов. Другой недостаток - низкая надежность запуска внешним сигналом, так как входные цепи силовых транзисторов шунтированы низкоомными цепями по отношению к отпирающему току, задаваемо му цепью отпирающего смещения. Цель изобретения - упрощение устройства, уменьшение потерь энергии в цепях управления силовыми транзисторами и повышение надежности. Поставленная цель достигается тем что в двухтактном инверторе, содержащем силовые транзисторы, соединенные по схеме моста и силовой трансформатор, первичная обмотка которого включена в диагональ моста, а обмотки обратной связи соединенные последовательно с соответствующими токоограничивающими резисторами образуют цепи положительной обратной связи, выводы кбторых связаны с входными цепями транзисторов, выводы первой цепи положительной обратной связи подключены к базам силовых транзисторов, эмиттеры которых объединены шиной питания, выводы второй цепи положительной обратной связи подключены к базам силовых транзисторов, эмиттеры которых соединены с выводами первичной обмотки силового трансформатора, входными цепями силовых транзисторов шунтированы диодами, причем коэффициент трансформации обмотки положительной обратной связи в первой цепи выбран меньшим единицы, а во второй цепи - большим единицы. На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства. 7 Схема включает шины 1 и 2 питания двухтактного инвертора, силовые транзисторы , выходные цепи которых образуют схему моста, диоды 7-10,шунтирующие выходные цепи силовых транзисторов 3-6 соответственно, диоды 11-1,шунтирующие входные цепи силовых транзисторов 3-6 соответственно, первичную обмотку 15 силового трансформатора 16, первую обмотку 17 положительной обратной связи, вторую обмотку 18 положительной обратной связи, токоограничивающие цепи 19 и 20 (в виде резисторов), включенные последовательно с первой и второй обмотками положительной обратной связи.. в схеме силовые транзисторы 3-6 образуют схему моста. С первой шиной 1 питания соединены коллекторы силовых транзисторов 3 и , а со второй шиной 2 питания соединены эмиттеры силовых транзисторов 5 и 6. Выходные цепи силовых транзисторов шунтированы диодами 7-10 соответственно, а входные цепи - диодами 11-1. В диагональ моста, образованного силовыми транзисторами 3-6, включена первичная обмотка 15 силового трансформатора 16. Первая и вторая обмотки 17 и 18 положительной обратной связи и соединенные с ними последовательно токоограничивающие цепи (резисторы) 19 и 20 образуют соответственно первую и вторую цепи положительной обратной связи. Выводы первой цепи подключены между базами силовых транзисторов 5 и 6, а выводы второй цепи - между базами силовых транзисторов 3 и Принцип действия схемы состоит в следующем. При подключении к источнику питания токами отпирающего смещения отпираются силовые транзисторы и 5. При отпирании силовых транзисторов к первичной обмотке 15 прикладывается напряжение, и на началах всех обмоток трансформатора возникает положительный потенциал. Разность потенциалов на обмотке 18 превышает на-в пряжение на первичной обмотке 15, и поэтому в базе силового транзистора 8 задается ток обмотки 18, ограничиваемый резистором 19. Этот же ток, протекая по диоду 11, обеспечивает поддержание силового транзистора 3 в запертом состоянии. Ток обмотки 17, ограничиваемый резистором 20, обеспечивает отпирание силового транэистора 5, и протекая по диоду 14, запирает силовой транзистор 6. Процесс отпирания силовых транзисторов и 5 протекает лавинообразно в силу действия цепей положительной обратной связи, и транзисторы переходят в режим насыщения.

В режиме насыщения к резистору 20 приложено напряжение, равное п Е, где Пу(7 - коэффициент трансформации обмотки 17, а к резистору 19 - напряжение, равное Е - Е E() где п .g - коэффициент трансформации обмотки 18. Рационально выбирать эти коэффициенты трансформации так, чтобы , величина кдторых ограничивается резисторами 19 и 20, силовые транзисторы i и 5 поддерживаются в режиме насыщения.

Переключение силовых транзисторов, в результате которого изменяется полярность напряжений на обмотках- трансформатора 16, меняет также направление токов обмоток 17 и 18. Этими токами в состоянии насыщения поддерживаются силовые транзисторы 6 и 3 и за счет падения напряжения на диодах 13 и 12 в состоянии отсечки поддерживаются силовые транзисторы 5 и j.

В предлагаемой схеме упрсяцаются цепи положительной обратной связи, так как вместочетырех обмоток, четырех токоограничивающих резисторов используются две обмотки и два резис тора; уменьшаются потери энергии в цепях управления силовыми транзисторами, так как один и тот же ток поддерживает открытое состояние силового транзистора данного плеча двухтактной схемы и запертое состояние другого плеча; а также повышается на:дежнс сть запуска инвертора током отпирающего смещения, так как цепи положительной обратной связи не шунтируют входные цепи силовых транзисторов, отпираемых токами смещения.

Формула изобретения

Двухтактный инвертор, содержащий силовые транзисторы, соединенные по схеме моста, и трансформатор, первичная обмотка которого включена в диагональ моста, а обмотки обратной связи, соединенные последовательно с соответствующими токоограничивающими резисторами; образуют цепи положительной обратной связи, выводы которых связаны с входными цепями трйнг зисторов, отличающийся тем, что, с целью упрощения, уменьшения потерь энергии и повышения КПД, выводы первой цепи положительной обратной связи подключены к базам силовых транзисторов, эмиттеры которых соединены с шиной питания, выводы второй цепи положительной обратной связи подключены к базам силовых транзисторов, эмиттеры которых соединены с выводами первичной обмотки силового трансформатора, входные цепи силовых транзисторов шунтированы диодами, и коэффициент трансформации обмотки положительной обратной связи в первой цепи выбран меньшим единицы, а во второй цепи -большим единицы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Ромаш Э.Н. Транзисторные преобразователи в устройствах питания радиоэлектронной аппаратуры. М.,

Энергия, 1975, с. 12, рис. 1-7.

2.Ромаш Э.М. Транзисторные преобразователи в устройствах питания радиоэлектронной апаратуры..М., Энергия, 1975, с. 8, рис. 1-5в.

-W«N

H4

Vjf

V/

Si