Полумостовой инвертор Советский патент 1982 года по МПК H02M7/537 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может найти применение в системах вторичного электропитания для преобразования постоянного тока в переменный с помощью транзисторных -инверторов.

Известен генератор, использую1чий включение конденсатора параллельно нагрузке инвертора, причем последовательно с конденсатором может быть включен резистор, служащий для ограничения коллекторных токов силовых транзисторов при перезарядке конденсатора, т.е.используется последовательная КС-цепочка LIT .

Известен также стабилизированный конвертор, содержащий мостовой транзисторный усилитель мощности , в диагона ль которого включена первичная обмотка выходного трансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямитель и фильтр соединена с выходом, узел защиты, выполненный на трансформаторе тока, выходная обмотка которого через выпрямитель подключена к одному из входов узла управления транзисторами мостового уснлителя мощности, другой вход которого подключен к выходу конвертора, и последовательную RC-цепочку

уменьшения динаглических потерь, причем трансформатор тока снабжен дополнительной обмоткой, включенной последовательно с ftC-цепочкой, образов вавшаяся цепь подключена параллельно входной обмотке выходного трансформатора, а первичная обмотка токового трансформатора крайними выводами соединена с коллекторэ1ЛИ

10 транзисторов смежных плеч мостового усилителя мощности, а средним выводом - со входной шиной питания С21.

Даное устройство позволяет исключить в мостовом усилителе мощности

15 искажения выходного сигнала датчика тока перегрузки перезаряда RC-иепочки для уменьшения дингииических потерь силовых транзисторов. Однако оно не может быть использовано в по20лумостовом инверторе.

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности полумостовой инвертор, содержащий 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, выходом соединенный с базой блокирущего транзистора, эмиттер которого объединен с эмиттерами управляющих транзист торов, а коллектор через разделительные диоды соединен с коллекторами управляющих транзисторов, причем датчик тока перегрузки выполнен в виде двух трансфоЕ)маторов тока, первичная обмотка каждого из которых включена последовательно с силовьи и трансформатором, а вторичная - шунтирована балластным резистором и подключена ко входу узла защиты через первый диод и к базе соответствующего управляющего транзистора через второй диод и дополнительный резистор sj .

Недостаток известного устройства искажение входного сигнала датчика тока перегрузки импульсным током перезаряда конденсатора RC-цепочки. На переднем фронте сигнала имеет место всплеск, который не позволяет использовать схему узла защиты от перегрузки с воздействием на широтномодулированньй управляющий сигнгьл в каждом полупериоде для увеличения скважности переключения силовых транзисторов.

Цель изобретения - расширение фуик циональных возможностей полумостового инвертора, содержащего RC-цепочку уменьшения динамических потерь силовых транзисторов, за счет исключения искажения выходного сигнала датчика тока перегрузки токами пе езаряда конденсатора RC-цепочки.

Указанная 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 вспомогательному источнику питания через управляющий транзистор и ограничитель ный резистор, блок управлеиия, соединенный с базами управляющих транзисторов, и узел защитна от перегрузок, выходом соединенный с базой блокирующего транзистора, эмиттер которого объединен с эмиттерами управляющих транзисторов, а коллектор через раздельные диоды соединен с коллекторами управляющих транзисторов, датчик тока перегрузки, выполненный в виде двух трансформаторов тока, каждый из которых содержит .первичную обмотку, включенную последовательно с силовым транзистором, вторичную обмотку, шунтированную балластным резистором и через диод подключенную ко входу узла защиты, и дополнительную обмотку, последовательная RC-цепочка уменьшения динамических потерь подключается к выходу инвертора через две параллельные цепи, каждая из которых включает в себя дополнительно введенный

диод и дополнительную обмотку одного из трансформаторов тока датчика тока перегрузки, причем диоды включены встречно, а дополнительная и первичная обмотки каждого трансформатора тока включены последовательно в противофазе.

Ка чертеже представлена принципи льная электрическая схема инвертора

Полумостовой инвертор содержит уситп5тель 1 мощности с силовыми транзисторами 2 и 3, управляемыми с помсядью трансформаторов 4 и 5 тока. Управлякяцие о&лотки 6 и 7 трансформаторов 4 и 5 тока соответственно подключены через ограничительные ре зисторы 8 и 9 и управляющие транзисторы 10 и 11.к вспомогательному источнику 12 питания. Базы транзисторов 10 и 11 подключены к выходгии А и Б блока 13 управления. Инвертор включает в себя датчик тока перегрузки в виде трансформаторов 14 и 15 тока, первичные обмотки которых включены последовательно с транзисторами 2 и 3 соответственно, вторичные обмотки шунтированы балластными резисторами 16 и 17 и через диоды 18 и 19 подключены ко входу узла 20 защиты, а дополнительные обмотки 21 и 22 через дополнительно введенные диоды 23 и 24 и RC-цепочку 25 подключены к выходу инвертора.

Выход узла защиты соединен с базой блокирующего транзистора 26, подключенного параллельно транзисторам 10 и 11 с помощью диодов 27 и 28.

База транзистора 26 подключена также к источнику 12 питания через узел 29 блокировки при пуске и при выключении. При выходе инвертора мо- жет быть включен трансформатор 30, выпрямитель 31 и фильтр 32.

Иивертор работает следующим образом.

При пуске, когда нарастающее напряжение источника 12 питания еще не достигло установившейся величины, транзистор 26 открыт сигналом из узла 29 блокировки.

При этом цепи управляющих обмоток трансформаторов 6 и 7 тока оказываются подключенньв 1и к источнику 12 через диоды 27 и 28 и переход коллектор-эмиттер насыщенного транзистора 26, 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 насьваение транзистора 26 выходныгч током узла 29. Транзистор 26 запирается и в дальнейшем не оказывает влияния на работу инвертора в установившемся режиме. Аналогично работает устройство также при снижении

jBXOflHoro напряжения в процессе вык/оочения инвертора.

При перегрузке на выходе инвер; тора в первичной обмотке трансфор-. маторов 14 или 15 тока протекает ток перегрузки, обусловливакяций появление на резисторах 16 и 17 напряжения, превышающего заданный уровень. Это напряжение через диоды 18 и 19 поступает на вход узла 20 заишты, который срабатывает и открывает Транзистор 26, создающий через ДИОД94 27 и 28 цепь поступления .тока в управлявшие обмотки 6 и 7. ;

В результате происходит запирание открытого Силового транзистора. При возникновении сквозного тока в аварийной ситуации(например, при пробое одного из транзисторов усилителя икааности или отказе в схеме управления) ток проходит через первичные обмотки обоих трансформаторов 14 и 15 тока, выходные сигналы которых через диоды 18 и 19 поступают на вход быстродействующего узла 20 защиты. В дальнейшем происходит описанная выше блокировка переключения силовых транзисторов.

При отпирании силового транзистог ра, например ,2 ток поступает в нагрузку, а также по цепи: первичная обмотка трансфОЕматора 4 - первичная обмотка - дополнительная обмотка 21 трансформатора 14 - диод 23, резистор идет на перезаряд конденсатора RC -цепочки 25.

Поскольку первичная и дополнительная обмотка трансформатора 14 тока включены встречно, на выходном резисторе 16 датчика тока перегрузки не вырабатывается сигнал, пропорциональный току перезаряда конденсатора RC-цепочки. При запирании силового транзистора 2 энергия, накоп- . ленная в конденсаторе RC-цепочки, через диод 24 и дополнительную обмотку 22 трансформатора 15 поступает в нагрузку, вследствие чего происходит спад -коллекторного тока транзистора 2 при относительно низком коллекто2ном напряжении и существенно снижается мгновенная мощность при выключении.

Аналогично работает устройство при открывании силового тра(Гзистора 3.

Таким образом, предлагаемое техническое решение .обеспечивает расширение функциональных возможностей устройства,поскольку отсутствие искажения выходного сигнала датчика перегрузки за счет тока перезаряда конденсатора RC-цепочки для уменьшения динамических потерь,шунтирующей выход инвертора, позволяет применить любую схему узла защиты без снижения быстродействия интегрирования.

Формула изобретения

Полумостовой инвертор, содержацкА два силовых транзистора, в управляющую цепь каждого из которых включен трансформатор тока с управляющей обмоткой, подключеиноа к вспомогательному источнику питания через управляющий транзистор и ограничительный резистор, блок управления, соединенный с базами управляющих транзисторов, и узел защиты от перегрузок, выходом соединенный с базой блокирукхвего транзистора,эмиттер .которого объединен с эмиттерами управлякицих транзисторов, а коллектор через разделительные диоды соединен с коллекторг ми управляющих транзисторов, причем датчик тока перегрузки , выполнен в виде двух трансформаторов тока, каждый из которых содержит первичную обмотку, включенную последовательно, с силовым транзистором, вторичную обмотку,шунтированную балластньв резистором и диод подключенную ко входу узла защиты, и дополнительную обмотку, последовательную RC-цепочку, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, RC-цепочка подключена к выходу инвертора через две параллельные цепи, каждая из которых включает в себя дополнительно введенный диод и дополнительную обмотку одного из трансформаторов тока датчика тока пере- грузки, причем диоды включены встречно, а дополнительная и первичная обмотки каждого трансформатора тока включены последовательно в противофазе.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Сб.Электронная техника в автоматике. Под ред. Ю.И.Конева, вып. 2.М., советское радио, 1971, с. 71, рис.16.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2777499/24-07,

кл. Н 02 М 7/537, 1979.

3.Авторское свидетельство СССР по заявке 2711140/24-07,

кл. Н 02 М 7/537, 1979.