Управляемый транзисторный инвертор Советский патент 1982 года по МПК H02M7/537 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к транзисторным инвер торам, и может быть использовано для преобразования постоянного напряжения в переменное напряжение прямоугольной формы в системах электропитания аппаратуры. Известны транзисторные инверторы, содержащие мультивибратор с магнт-ным Связями. в этих устройствах переключение транзисторов мультивибратора происходят после насыщения трансформатора, при этом через транзисторы проходят больши пики тока, вызывающие снижение надежности работы транзисторов и увеличение динамических потерь. Кроме того, недостатками таких устройств являются ниокая стабильность частоты при воздействи дестабилизирующих факторов и несимметрия формы выходного напряжения, кото рая возникает за счет разброса параметров транзисторов, базовьт резисторов, несимметричности полуобмоток трансфо1 матора и несимметричных свойств нагруэкя. Несимметрия формы выходного напряжения инвертора приводит к увеличеншо м нцности потерь в статическом преобразователе и уменьшению его КПД. Наиболее близким к предлагаемому является управляемый, транзисторный вертор, также содержащий выходной мультивибратор с магнитными связями, состоящий из двух транзисторов, траноформатора и резисторов, включенных между базами транзисторов и соответствукщгами обмотками обратной связи, и блок управления, состоящий из зада1ощего генератора и триггера. В указанном инверторе для снижения динамических потерь в транзисторах мультивибратора Н повышения надежности их работы входной зажим инвертора соединен через дроссель, шунтированный обратно-включенным возвратным диолом, с зажимом цепи питания выходного му;;ьтивибратора и со входом блока управления (двухтактного возбудителя). Наличие дросселя в цепи питания препятствует протеканию больших пиков тока через транзисторы мультивибратора в момент насыщения сердечника трансформатора, уменьшая тем самым динамические потери в них н повышая надежность их работы. Однако энергия, накапливаемая в дросселе При протекании по нему тока, рассеивает ся в возвратном диоде, и суммарные потери Б этом устройстве Не уменьшаНедостатком указанного инвертора является невысокий КПД. Цель изобретения - повьпиение КПД управляемого транзисторного инвертора. Поставленная цель достигается тем, что в управляемый транзисторный инверт содержащий выходной мультивибратор с магнитными связями, состоящий из двух транзисторов, трансформатора и резисторов, включенных между базами транзисторов и соответствующими обмотками обратной .связи, и блок управления, состоящий из задающего генератора и триг гера, введены диоды, управляемые ключи и между резисторами 5 базами транзисто ров параллельные R С-цепи, при этом между точкой соединен1ия резисторов в цепи базы каждого из транзисторов и соответствующим входным зажимом инве тора подсоединены последоватешЕзНО вклю ченные диод и управляемый ключ, а входы управляемых ключей соединены с выходами триггера. На чертеже показан предлагаемый инвертор. Устройство содержит выходной мульти вибратор с магнитными связями, состоящий из транзисторов 1 и 2, трансформатора 3 и резистрров 4, 5 и 6, 7, включенных между базами транзисторов 1 и 2 и соответствующими базовыми обмотками 8 и 9 обратной связи, блока управ ления, состоящего из задающего генератора 10 и триггера 11;- Параллельно резисторам 5 и 7 подключены соответственно конденсаторы 12 и 13. Коллектор HbJe обмотки 14 и 15 подсоединшы к входному зажиму 16 инвертора, а эмиттеры транзисторов - соответственно к зажиму 17. При этом в каждом из плеч мультивибратора между зажимом 17 и точкой соединения базовых резисторов 4 и 5 (или 6 и 7) подсоединены последовательно включенные диод 18 (или 19 И управляемый ключ 20 (или 21), а входы управляемых ключей 20 и 21 сое шшены с выходами триггера 11. соответ ственно через конденсаторы 22 и 23. Выходное напряжение снимается с выходной обмотки 24 трансформатора 3i Устройство работает следующим образом. При подключении к входным зажимам 16 и 17 источника постоянного напряжения в результате фгаоктуаыий, а- также неизбежной ассиметрии схемы, ток в одной из ее половин нарастает несколько быст рее, чем в другой. Происходит лавинообразный процесс, в результате которсГго один из транзисторов (например 1) oKiaзывается насыщенным, а другой транзистор (2) - закрытым. Это состояние схемы поддерживается соответствующими напряжениями на обмотках 8 и 9 обратной связи трансформатора 3 до поступления синхронизирующего сигнала с выхода триггера 11 на угфавляемый ключ 2О, щунтирующий в этом случае обмотку 8 обратной связи. При этом открывании ключа 2О к переходу база-эмиттер транзистора 1 через диод 18 прикладывается напряжение предварительно заряженного конденсатора 12, причем полярность этого напряжения является закрывающей для транзистора 1. Благодаря этому препятствуется насыщение сердечника и наступает регенеративный процесс, в результате которого транзистор 1 закрывается, а транзистор 2 открывается. Аналогичные процессы происходят в еле дующем полупериоде. Таким образом, переключеше транзисторов 1 и 2 происходит в момент появления импульсов на вькоде триггера 11, частота следования которых определяется рабочей частотой задающего генератора 10, а длительность емкостью конденсаторов 22 и 23. Коэф4шшент деления базовых резисторов 4, в и 6, 7 определяется типом ключей 20 и 21 и транзисторов 1 и 2. Дня надежной работы устройства частота задающего генератора 10 должна быть больще собственной частоты колебаний мультивибратора с магнитными связями. Величина емкости конденсаторов 22 ii 23 выбирается из условия обеспечения замкнутого состояния ключей 2 О и 21 в течение времени рассасьшания неосновных носителей в базах транзисторов 1 и 2. В предлагаемом управляемом транзистором инверторе исключаются пики коллекторного тока транзисторов 1 и 2 мультивибратора с магнитньгми связями, поскольку трансформатор 3 работает без .захода в насыщение. При этом отсутствуют допошштельные элементы в цепи питания инвертора и соответствующие потери в них. Это приводит к повьппению КГЩ устр)йства. Уменьшается мощность, потребляемая от блока управления, от которого требуется короткий нмпупьс длительностью, равной времени рассасьша ния неосновных носителей в базовой области открытого транзистора 1 (2), а энергия для запирания ранее открытого транзистора 1 (2) берется не от блока управления, а от конденсатора 12 (13), заряженного в предыдущий полупериод под действием напряжения базовой обмотч ки 8 (9) обратной связи трансформатор pa 3. Резисторы 4 и 6 явл5потся ограничительными для токов через управляемые ;ключи 20 и 21 и диоды 18 и 19 от действия напряжений обмоток 8 и 9 обратной связи в моменты поступления импульсов от блока управления. СтабилЕ ность частоты управляемого транзисторного инвертора определяется стабильность частоты задающего генератора (мультивибратора) 10 блока управления, которая мсасет быть сделана достаточно высокой, а кроме Tof4D, она может быть засинхронизирована от внешнего устройства. Использование предлагаемого изобре/тенияпозволяет повысить КПД и стабиль ность частоты инвертора, а также синхронизировать его работу с другими имульсным устройствами и осуществлять вное регулирование частоты в швропределах. Таким образом, включетше ранее от крытого транзистора мутвьтйвибратора с Магнитными связями в момент действия импульсов на выходе триггера (при этом испольауетч;я энергия, накопленная в конденсаторах, шунтирующих один иэ базовых резисторов) до насыщения серпечни- , ка трансформатора исключает пики коллекторного тока без дополнительных элементов в цепи питания инвертора и приводит к повьш1ению КПД устройства. Формула изобретения Управляемый транзисторный инвертор, содержащий выходной мультивибратор с мапштными связями, состоящий из двух транзисторов, трансформатора и резисторов, включенных между базами транзисторов соответствующими обмотками об 2атной связи, и блок управления, состоя-, ищи из задающего генератора и тр1|пггера, отличающийся тем, что, с целью повышения КТЩ, в него введены диоды, управляемые ключи и между резисторами и базами транзисторов параллет.ные R С-цепи, при этом между точкой соединения резисторов в цепи базы каждого из транзисторов и соответствующим диодным зажимом инвертора подсоединены последовател ьно включенные диод и управпяекаый ключ, а входа управляемых ключей соединены с выходами триггера.