Инвертор Советский патент 1983 года по МПК H02M7/537 

(5) ИНВЕРТОР

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в преобразовательной технике. Известен преобразователь постоянного напряжения, в котором выключени силовых транзисторов усилителя мощности производится закорачиванием до полнительной обмотки пе| еклгочаю1дего трансформатора тока через диоды и кл чевой транзистор ОЗПоскольку при этом к переходу база-эмиттер каждого силового транг-.. зистора не прикладывается обратное напряжение, выключение является пассивным. Оно характеризуется большими длительностями времен рассасывания и заднего фронта токовых импульсов си.ловых транзисторов, что обуславливает снижение КПД и ухудшение регулировочных параметров устройства. Известен преобразователь постоянного напряжения, содержащий силовые транзисторы, подсоединенные к токово му трансформатору, дополнительная обмотка которого подключена к управляющим транзисторам, а средний ее вывод через последовательно соединенные диод и резистор - к одному из зажимов источника питания, другой зажим которого подключен к объединенной точке управляющих транзисторов, а между общей точкой указанных резистора и диода объединенной точкой управляющих транзисторов включен конденсатор С2 . В указанном преобразователе при запирании силового транзистора к полуобмотке дополнительной обмотки токового трансформатора через ключ подключается конденсатор. Напряжение конденсатора трансфор{нируется в базовую обмотку токового трансформатора, прикладывается с обратной полярностью к переходу база-эмиттер открытого силового транзистора, вызывая его форсированное запирание. Однако при этом через дру- гую базовую обмотку напряжение приЭЭкладывается k переходу база-эмиттер закрытого силового транзистора, который включается. Поскольку время включения транзистора меньше его времени выключения, имеет место сквозное включение силовых транзисторов, сопровождающееся возрастанием потерь в них и снижением КПД преобразователя. Наиболее близким к изобретению является инвертор, содержащий миниму ,для двух противофазно коммутируемых силовых тpaнзиctopoв обций трансформатор тока, одна из обмоток которог включена последовательно с выходным выводами, управляющая обмотка подклю чена к управляющим транзисторам, силовые цепи которых зашунтированы обратными диодами, примем база-эмиттерный переход каждого из силовых транзисторов связан с последовательной цепью, в состав которой входит другая обмотка токового трансформатора и конденсатор, зашунтированный диодным элементом t 3 J. Однако для эффективного управлени современными высоковольтными транзис торами, в частности для достижения током коллектора максимальной скорости на этапе выключения, целесообразно формировать на переходе база-эмиттер тразистора значительное обратное напряжение, величина которого ограничивается напряжением пробоя. В известном устройстве невозможно эффективно форсировать запирание высоковольтных силовых транзисторов, что существенно сужает область его использования и уменьшает надежность Црль изобретения - повышение надежности за счет форсированного запи рания силовых транзисторов. Поставленная цель достигается тем что в известном инверторе в упомянутую последовательную цепь введен диод, зашунтированный введенным первым резистором, при этом база-эмиттерный переход каждого силового тран зистора зашунтирован вторым введенным резистором. На чертеже представлена принципиальная электрическая схема инвертора. Инвертор содержит силовые транзисторы 1 и 2, управляемые от общего трансформатора тока 3, обмотка 4 которого включена последовательно с нагрузкой, обмотки 5 и 6 включены 4 в базовые цепи силовых транзисторов 1и 2, а управляющая обмотка 7 соединена с коллекторами управляющих транзисторов 8 и 9, шунтированных диодами 10 и 11. Переходы база-эмиттер силовых транзисторов 1 и 2 зашунтированы резисторами 12 и 13,эмиттеры соединены с анодами диодов It и 15, зашунтированных резисторами 16 И 17. Между катодами диодов 1,15 :и выводами обмоток 5,6 трансформаjTopa тока 3 включены конденсаторы 18 1И 19, зашунтированные диодными цепочками 20 и 21. Средняя точка обмотки 7 трансформатора тока 3 соединена с ИСТОЧНИКОМ питания через резистор 22. Инвертор работает следующим образом о« Пусть внешним сигналом управляющий транзистор 9 открыт, а 8 - закрыт. При этом открыт силовой транзистор 1, а 2- закрыт. Напряжение на базовой обмотке 5 равно: Uu,,+ U где l/c напряжение на конденсаторе 18 (13); прямое напряжение на диоде 1 (15); прямое напряжение перехода база-эмиттер силового транзистора 1 (2 ). При открывании внешним сигналом управляющего транзистора 8 обмотка 7трансформатора тока 3 оказывается замкнутой накоротко через транзистор 8и диод 11. Поскольку отношения витков обмоток 7 и 5 обычно не менее 5-10, напряжение на обмотке 5 (6) падает до величины, близкой к нулю, и к базе транзистора 1 прикладывается обратное напряжение ЭбоБр и.4ид. (2) Выбором числа диодов шунтирующей цепочки 20 достигается величина Ujg g ,близкая к предельно допустимому значению 1)5,,,, необходимая для форсированного запирания силового транзистора. После окончания процесса рассасывания в транзисторе 1 диод Н запирается. При запирании управляющего транзистора 9 открывается силовой транзистор 2. Напряжение на базовой обмотке 6 будет определяться выражением (1), а на переходе база-эмиттер закрытого силового транзистора 1 при этом действует обратное напряжение определяемое суммарным напряжением на обмотке 5 и конденсаторе 19, а также сопротивлениями резисторов 12 и 16: Эб о6р R74R2 . 3) где R1 - сопротивление резистора 12 (13); R2 - сопротивление резистора 16 (17); о Выбором соотношения между сопротивлениями резисторов 12 U3) и 16 il7 ) обеспечивается условие, когд обратное напряжение перехода базаэмиттер силового транзистора не превышает предельно допустимого значегния.. При открывании управляющего транзистора 9 к базе силового транзистор 2 прикладывается обратное напряжение, определяемое выражением (2 ), и обеспечивается его форсированное за.пиранис. Далее цикл повторяется. Таким образом, изобретение позво.ляет в инверторе, силовые транзисторы которого управляются от общего трансформатора тока, обеспечить эффективное запирание высоковольтных транзисторов за счет формирования на их переходах база-эмиттер обратно го напряжения, близкого к предельно допустимому, чем существенно расши-. ряется область использования такого инвертора и повышается надежность. Формула изобретения Инвертор, содержащий минимум для двух противофазно коммутируемых силовых транзисторов общий трансформатор тока, одна из обмоток которого включена последовательно с выходными выводами, управляющая обмотка подключена к управляющим транзисторам, си-,, лотле цепи которых зашунтированы обратными диодами, причем база-эмиттернмй переход каждого из силовых транзисторов связан с последовательной цепью, в состав которой входит другая обмотка токового трансформатора и конденсатор,,зашунтированный диодным элементом,о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения надежности за счет форсированного запирания силовых транзисторов, в упомянутую последовательную цепь введен диод, зашунтированный введенным первым резистором, при этом база-эмиттерный переход каждого силового т.ранзистора также зашунтирован вторым введенным резистором. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР ff , кл. н 02 М 7/537. 1976. 2.Авторское свидетельство СССР № 558365, кл. Н 02 М 7/537, 197. 3.Авторское свидетельство СССР 1Г 99640, кл. Н 02 М 7/537, 1966.

iJ

cmу

«

f

i

Г

its

Sv

lA

«-)

«Q

4 I

vc

1

r

tt

тХ

C4j

i