Понижающий бестрансформаторный инвертор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 8974 9) (11) Н 02 М 75 О АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕЛЬСТВУ АВТ ОМУ в Н.Н.сторные преия", 1972,ьство ССС 37, 1963. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54)(57) 1. ПОНИЖАОЦИЙ ВЕСТРАНСФОР МАТОРНЫЙ ИНВЕРТОР, содержащий основную преобразовательную ячейку, состо ящую из двух пар включенных последовательно управляемых ключей, подключенных к входным выводам ячейки, служащих для подключения к цепи питания, при этом каждая пара ключей зашунтирована входным конденсатором, а точки соединения ключей в каждой паре образуют выходные выводы ячейки, к которым подключены два последовательно включенных выходных конденсатора, точка соединения которых образует один иэ выходных выводов инвертора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения установленной мощности выходных конденсаторов при коэффициенте деления К 2"о+1 где и:1, другой выходной вывод инвертора образован точкой соединения пар управляемых ключей, РЩ1089740 2. Ийвертор по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения массогабаритных характеристик при коэффицйенте деленияК:2 "ф 3 где ,Иа 2,3,4 и т,д., введены (оаналогичных дополнительнь 1 х преобразовательйых ячеек, при этом входные выВоды Изобретение относится к преобразовательной технике и может бытьиспользовано при разработке источников вторичного электропитания,Известен транзисторный бестрансформаторный инвертор, содержащий всиловой части только транзисторы иконденсаторы (.13.Отсутствие силового трачсформатора в данной схеме позволяет миниатюризировать устройство при низкихвыходных частотах инвертора, однакокоэффициент понижения напряженияв данной схеме составляет не более0,5, что в ряде случаев не соответствует заданному.Наиболее близким к предлагаемомУпо технической сущности являетсябестрансформаторный понижающий инвертор, содержащий преобразовательную ячейку, состоящую из несколькихпар включенных последовательно управляемых ключей, при этом каждаяпара ключей зашунтирована входнымконденсатором. К точке соединенияпар ключей подключены выходныеконденсаторы, которые подключены квыходному выводу (.23.Недостатком известного инвертораявляется неравномерность нагрузкиконденсаторов по напряжению и току,что приводит к,увеличению установленной мощности конденсаторов иУвеличению массы и габаритов устройства,Цель изобретения - уменьшениеустановленной мощности конденсаторови уменьшение массогабаритных характеристик устройства,Поставленная цель достигаетсятем, что в понижающем бестрансформаторном инверторе, содержащемосновную преобразовательную ячейку,остоящую из двух пар включенныхпоследовательно управляемых ключейподключенных к входным выводамячейки, служащих для подключения кцепи пйтания, при этом каждая параключей зашунтирована входным конденсатором, а точки соединения ключейв каждой паре образуют выходныевыводы ячейки, к которым подключеныдва последовательно включенных основной ячейки подключены к выходнымвыводам первой дополнительной ячейки,входные выводы которой подключенык выходным выводам второй дополнительной ячейки и т.д.,причем входныевыводы (о -1)-й ячейки подключенык выводам источника питания. выходных конденсатора, точка соединения которых образует один из выходных выводов инвертора, другойвыходной вывод инвертора образованточкой соединения пар управляемыхключей.Кроме того, при коэффициентеделения К = 2 гдеп=2,3,4 и т.д.,введены (и -1) дополнительных аналогичных преобразовательных ячеек, приэтом входные выводы основной ячейкиподключены к выходным выводам первойдополнительной ячейки, входные выводы которой подключены к выходнымвыводам второй дополнительной ячейкии т.д., причем входные выводы(п -11 -йячейки подключень 1 к выводам источника питания.На фиг. 1 показан вариант инвертора с одной преобразовательнойячейкой с коэффициентом деления К 4;на Фиг. 2 - вариант с тремя ячейкамис коэффициентом деления К=16.Инвертор (фиг. 11 содержит однуосновную преобразовательную ячейку1, состоящую из двух пар согласнопоследовательно включенных управляемых ключей, например транзисторов2,3 и 4,5, подключенных к входнымвыводам б и 7, Каждая пара ключейзашунтирована входным конденсатором8 и 9, а точки соединения ключейв каждой паре образуют выходные выводы 10 и 11 преобразовательнойячейки, к которым подключены двапоследовательно включенных выходныхконденсатора 12 и 13, точка соединения которых образует один из выходных выводов 14 инвертора, второйвывод которого 15 образован точкойсоединения пар управляемых ключей.Транзисторы Управляются блоком 16управления,Инвертор (Фиг. 2) содержит основную 1 и две аналогичных ей дополнительных ячейки 17 и 18, при этомвходные выводы б и 7 основной ячейки 1 подключены к выходным выводам10 и 11 первой дополнительной ячейки 17, входные выводы которой б и 7подключены к выходным выводам 10 и11 второй дополнительной ячейки 18,причем входные выводы последней б1089740 раж бб одписно ул.Проек го и 7 подключены к выводам источникапитания,Инвертор (Фиг. 11 работает следующим образом,В один полупериод по сигналамблока 16 управления отрыты транзисторы 2 и 4 и закрыты 3 и 5. Выходнойконденсатор 13 разряжается черезключ 4 на нагрузку; Конденсатор 8разряжается через ключ 2 и конденсатор 12 на нагрузку. Конденсаторы12 и 9 при этом заряжаются и напряжение на нагрузке имеет положительную полярность со стороны выходноговывода 14 инвертора.Во второй полупериод по сигналамблока 16 управления открываются транзисторы 3 и 5 и закрываются 2 и 4.При этом конденсатор 12 разряжаетсячерез ключ 3 на нагрузку. Конденсатор 9 разряжается через конденсатор13 и ключ 5 на нагрузку. Конденсаторы 13 и 8 при этом заряжаются, Напряжение на нагрузке имеет полярностьпротивоположную предыдущему периоду.Таким образом, на выходе инвертора Формируется переменное напряжение. При использовании конденсаторов 8,9,12 и 13 большой емкости,когда пульсации напряжения на них малы,выходное напряжение имеет прямоуголь.ную Форму с амплитудой 0,250 д, гдеО - выходное напряжение источникапйтания. Напряжение на конденсаторах8 и 9 одинаково и равно 0,50 р, а наконденсаторах 12 и 13 - 0,25 Оп. Токконденсаторов 8 и 9 равен потребляемому току инверторов 3, а конденсаторов 12 и 13 вдвое больше - 23 п. ВНИИПЕ Заказ 2951/5Филиал ППП "Патент",В схеме с тремя ячеиками (Фиг.2процессы протекают аналогично описанным по схеме с одной ячейкой,В один полупериод открыты транзисторы 2 и 4 ячейки 18,3,5 ячейки 17 и2,4 ячейки 1. Происходит разрядвходных конденсаторов 8 ячейки 18,9 ячейки 17,8 ячейки 1 и выходногоконденсатора 13 и заряд входныхконденсаторов 9 ячейки 18,8 ячейки 1 О 17,9 ячейки 1 и выходного конденсатора 12. В другой полупериод открыты транзисторы 3 и 5 ячейки 18, 2 и4 ячейки 17 и 3 и 5 ячейки 1, Происходит разряд входных конденсаторов 15 9 ячейки 18,8 ячейки 17,9 ячейки 1и выходного конденсатора 12 и зарядвходных конденсаторов 8 ячейки 18,9ячейки 17, 8 ячейки 1 и выходногоконденсатора 13.Напряжение на входных конденсаторах ячейки 18 равно 0,5, ячейки 170,250 п, ячейки 1 0 1250 п. Ток конденсаторов обратно пропорционален приложенному к ним напряжению, т.е.для входных конденсаторов ячейки18 он равен 3, ячейки 17 23 п, ячейки 1 43 д. Найряжение на выходныхконденсаторах 12 и 13 равно 0,06250,а ток 8 Эп.Изобретение обеспечивает равенство напряжений и токов конденсаторовячеек, что позволяет их равномернозагрузить, т.е, уменьшить их установленную мощность При коэФФициентеделения К = 8 устройство имеет меньшее 35 количество элементов и, следовательно, меньшую массу и габариты по отношению к прототипу.