Мостовой транзисторный инвертор

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 8010 З(51) Н 02 М 7/5 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВИДЕТЕ,ПЬСТВУ АВТОРСКО сти ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(71) Научно-исследовательский ин тут автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники .(,56) 1. Коссов О.А. Усилители мощности на транзисторы в режиме переключений. М., Энергия, с. 124,2 Электронная техника в автоматике, Сборник под ред. Ю.И. Конева. Вып. 5, М., фСоветское радио, 1973, с. 47, 48.3. Авторское свидетельство СССР ,В 760357, кл. Н 02 М 7/537, 1978, (54)(57) МОСТОВОЙ ТРАНЗИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР, каждое плечо которого выполнено в виде силового транзисторного ключа, шунтированного обратными диодами, содержащий блок управления, соединенный с управляющими входами силовых ключей, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения КПД путем исключения сквозных токов, в .каждое плечо моста введен диод, включенный последовательно с силовым ключом, и дополнительный транзистор, шунтирующий входную цепь силового ключа, причем база дополнительного транзистора р-и-р типа проводимости верхнего плеча, подключенного к положительному входному выводу, соединена через резистор с катодом введенного диода, включенного последовательно с силовым ключом нижиего плеча, а анод введенного диода подФ ключен к выходному выводу инвертора, база дополнительного транзистора и-р-п типа проводимости нижнего плеча соединена через резистор с С: анодом введенного диода верхнего плеча, подключенного катодом к выходному выводу инвертора.Изобретение относится к электро,технике, в частности к электроприводам постоянного тока, и может бытьиспользовано во вторичных источникахпитания,Известны преобразователи постоянного тока, выполненные по мостовойсхеме на транзисторах, шунтированныхобратными диодами, которые применяются в качестве усилителей мощностив электроприводах постоянного тока 1 .Недостатком таких преобразователей является отсутствие защиты отсквозных токов.Известны также реверсивные преобразователи, в.которых с целью защиты транзисторов моста от сквозныхтоков. в выходные каскады схемы управления введены цепи фиксированныхвременных задержек Г 2 3.Недостатком данного устройстваявляется то, что введение временныхзадержек в схему управления не поз-воляет осуществить полную защитупреобразователя от сквозных токов.Наиболее близким к предлагаемомуявляется мостовой транзисторный инвертор, каждое плечо которого выполнено в виде силового ключа шунтированного обратным диодом, содержащийблок управления, соединенный с,управляющими входами силовых ключей ГЗ.Недостаток указанного устройствазаключается в повышенных динамических потерях при переключениях сило. вых ключей. 35Цель изобретения - повышение КПДинвертора путем исключения сквозныхфоков .40Поставленная цель достигается тем, что в мостовом транзисторном инверторе, каждое плечо которого выполнено в виде силового транзисторного ключа, шунтированного обратными 45 диодами, содержащем блок управления, соединенный с управляющими входами силовых ключей, в каждое плечо моста введен диод, включенный последовательно с силовым ключом, и дополнительный транзистор, шунтирующий входную цепь силового ключа, причем база дополнительного транзистора р-п- р типа проводимости верхнего плеча, подключенного К положительному входному выводу, соединена через резистор с катодом введенного диода в ключенного последовательно с силоР вым ключом нижнего плеча, а анод введенного диода подключен к выходному выводу инвертора, база дополни тельного транзистора и-р-и типа проводимости нижнего плеча соединена через резистор с анодом введенного диода верхнего плеча, подключенного, катодом к выходному выводу инвертора. 65 На чертеже приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого инвертора.Устройство содержит силовые транзисторные ключи 1-4 и дополнительныетранзисторы 5-8, обратные диоды 912, шунтирующие силовые транзисторные ключи 1-4, блоки 13-16 управления, соединенные с управляющимИ входами укаэанных силовых ключей, вкаждое плечо моста введены диоды17-20, включенные последовательнос силовыми транзисторными ключами1-4, базы дополнительных транзисторов 5 и 7 р -и -р типа проводимостичерез резисторы 21 и 22 соединены скатодами введенных диодов 18 и 20,а базы дополнительных транзисторовб и 8 и-р-и типа проводимостинижних плеч через резисторы 23 и24 соответственно соединены с анодами введенных диодов 17 и 19 верхних плеч.Управление силовыми транзистор"ными ключами 1-4 может осуществляться как по симметричному, так и несимметричному законам коммутации.Инвертор работает следующим образом,Принесимметричном законе коммутации в исходном состоянии (когдаотсутствует сигнал управления) силовые транзисторные ключи 1 и 3 открыты, а 2 и 4 закрыты. От источникапитания через открытые силовые транзисторные ключи 1 и 3 и резисторы23 и 24 по эмиттер-базовым переходамдополнительных транзисторов б и 8протекает ток, при этом дополнительные транзисторы б и 8 работают какдиоды и шунтируют входные цепи силовых транзисторных ключей 2 и 4,и следовательно, выходные цепи бло.ков 14 и 1 б управления, При определенной полярности сигнала управления переключаются в противофазепод действием модулированных импуль.сов напряжения силовые транзисторные ключи 1 и 2, при этом силовойтранзисторный ключ 3 постоянно открыт, а 4 - закрыт.С приходом сигнала управленияположительной полярности силовойтранзисторный ключ 2 открывается иток нагрузки протекает по цепи:.положительный входной вывод, открытый силовой транзисторный ключ 3,введенный диод 19, нагрузка, введенный диод 18, силовой транзисторныйключ 2, отрицательный входной вывод.При этом база и коллектор дополнительного транзистора 5 р-и-р типапроводимости через резистор 21 ивведенный диод 18 соответственнои открытый силовой транзисторныйключ.2 соединяются с отрицательнымвходным выводом инвертора. Дополнительный транзистор 5 работает как1051675 Составитель Н. ЦишевскаяРедактор Ю. Середа Техред Т.фанта Корректор С, Патрушева Заказ 8684/55 Тираж 887 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Т юь 1ф щей ше тфилиал ППП Патент 1, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 диод и шунтирует входную цепь силового транзисторного ключа 1 и, следовательно, выход блока 13 управления. База дополнительного транзистора 8 и-р-п типа проводимости подключена через резистор 24 и открытый транзистор 3 к положительному входному выводу инвертора, следовательно указанный дополнительный транзистор 8 открыт и шунтирует входную цепь силового, транзисторного ключа 4, эа прещая его включение во время открытого состояния силового транзисторного ключа 3.По окончании действия положительного сигнала управления на базе си лового транзисторного ключа 2 и одновременном появлении сигнала на выходе блока 13 управления включение силового транзисторного ключа 1 не произойдет, так как на этапе рассасывания заряда носителей в базе закрывающегося транзисторного ключа 2 и .на этапе его запирания дополнительный транзистор 5 остается в отк- рытОМ сОстОянии иу шунтируя ВХОД- р 5 ную цепь силового транзисторного ключа 1, запрещает прохождение сигнала управления на его включение.Поэтому пока протекает ток через силовой транзисторный ключ 2, включение силового транзисторного ключа 1 по цепи управления не происходит,После запирания силового транзисторного ключа 2 дополнительный транзистор 5 закрывается и разрушает включение силового транзисторного ключа 1. При этом ток через нагрузку протекает в том же направлении под действием ЭДС самоиндукции по цепи: нагрузка, обратный диод 9, открытый силовой транзисторный ключ 3, вве-40 денный диод 19, нагрузка.По Окончании действия сигнала управления силовой транзисторный ключ 1 начинает закрываться и до полного его закрывания база дополнительного 4 транзистора б соединена через резйс-, тор 23 с положительным входным выводом инвертора, при этом дополнительный транзистор 6 открыт и шунтирует входную цепь силового транзисторного ключа 2, запрещая его включение. После закрывания силовоготранзисторного ключа 1, закрываетсядополнительный транзистор б и разрешает прохождение сигнала управленияна включение силового транзисторногоключа 2. В дальнейшем процессы повторяются,Когда переключаются в. противофазесиловые транзисторные ключи 3 и 4,а силовой транзисторный ключ 1 постоянно открыт, аналогичным образомработают дополнительные транзисторы7 и 8, запрещая одновременное включение силовых транзисторных ключей3 и 4.При симметричном законе коммутации силовые транзисторные ключи 1,4 и 2, 3 переключаются попарно и впротивофазе. При этом пока протекаетток через силовые транзисторныеключи, например, 1 и 4 одной диагонали моста инвертора открыты дополнительные транзисторы б и 7 и запрещают включение силовых транзисторныхключей 2 и З.другой диагонали моста.При этом дополнительные транзисторы5 и 8 не оказывают влияния на работуинвертора, так как их базы отключены от соответствующих входных выводов инвертора введенными диодами18 и 19,и наоборот, дополнительныетранзисторы 5 и 8 запрещают включение силовых транзисторных ключей 1и 4, пока не закроются силовые транзисторные ключи 2 и 3,Таким образом, предлагаемое устройство неэависимо от закона коммутации транзисторов, при протеканиитока через один транзистор стойкимоста невозможно вялю-.ение другоготранзистора этой же стойки, устраняявозможность сквозных токов, что позволяет повысить быстродействие привода и улучшить его энергетическиепоказатели.