Транзисторный преобразователь с широтно-импульсной модуляцией

щСЕСО 4НАТЕК;1 ъ- сХйй 1 ИМАЯ Союз Советских Социалистических 1 неспублнк(51) М. Кл 2 Н 02 М 7/537 Государственный комете СССР на делам нзоаретаннй н еткрытнй53) УДК 621.314, .58 (088.8) публиковано 05.05.79. Б ата опубликования описа летень17 15.05,79.(72) Авторь изобретен В. В, Авдеев, А. П. Пакидов и В. Ф, Худяков 71) Заявит енинградский институт авиационного приборостроения(54) ТРАНЗИСТОРНЬ 1 Й ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С ШИРОТН ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕИ (ШИМ)канала, чт преобразов а наличие снижает К ты всего уНаибол нием к изо транзистор ществлять выходного усилителя о приводит к усложнен ателя, снижению его на двух силовых трансфПД и увеличивает весстройства.ее близким техническ бретению является регу ный инвертор, позволя широтно:импульсную м напряжения с помощьмощности 3 . ию схемы дежности, орматоров и габариим решелируемый ющий осу- одуляцию одного Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано во вторичных источниках питаниярадио- электронной аппаратуры.Известен инвертор, на выходе которого модуляция импульсного напряжения осуществляется за счет управляющего ШИМ- сигнала на входе переключающих элементов (транзисторов или управляемых вентилей) 1 .Недостатком известного устройства является отсутствие запирающего напряже ния при выключении транзисторов, что приводит к увеличению длительности фронтов переключения (снижению КПД) и углов коммутации (ограничивает увеличение частоты инвертирования) из-за значительного времени рассасывания неосновных носителей заряда в базовой области.Известен статический преобразователь постоянного напряжения, в котором регулирование выходного напряжения осуществляется за счет изменения фазового сдвига 20 между прямоугольными напряжениями, снимаемыми с двух усилителей мощности, 2.Недостатки известного устройства объясняются наличием дополнительного силового Устройство включ в себя ведущий и ведомый генераторы с трансформаторами и обмотками управления, двухтактный усилитель мощности на силовых транзисторах с ограниченными резисторами и трансформатором, трансформаторы тока и источники смешения, обмотки отпирания трансформатора ведомого генератора с форсирующими цепями, обмотки запирания трансформатора ведущего генератора с разделительными диодами, управляющие транзисторы, базовые резисторы и нагрузку,Недостатками инвертора являются сложность схемной реализации, снижающая надежность устройства, пониженный КПД и3бграниченнЫе вОЗмОжнасти повЫшЕния чаГ,- тоты преобразования.Сложность схемы обусловлена необходимостью использования в цепях управления дополнительных источников смещения, трансформаторов тока и управляющих транзисторов. Наличие дополнительных элементов в- цепях-управления силовых транзисто " "ров приводит к увеличению потерь мощностии снижению КПД устройства.Значительная величина суммарного вреМейи выключения управляющих и силовых-транзисторов ограничивает повышение частоты инвертирования в предлагаемом устройстве.Цель изобретения - упрощение схемы,повышение надежности и КПД, а также уменьшение времени выключения транзисторов усилителя мощности, необходимое дляповышения частоты инвертирования.Для этого транзисторный преобразователь с широтно-импульсной модуляцией, содержащий ведущий и ведомый генераторы с трансформаторами, обмотки йравления которых соединены последовательно-согласно, двухтактный усилитель мощности с силовыми транзисторами, а также ограничительные резисторы, причем обмотки управления одного из генераторов включены параллельно управляющим переходам силовых транзисторов через разделительные диоды, связанные с управляющими электрода ми тех же транзисторов, снабжендопотнительнь 1 ми пропускающими диодами, каждый йзкоторых включей параллельно соответствую "щему разделительному диоду через ограйичительный резистор и обмотку управления другого генератора.Такое включение позволяет упроститьсхему управления силовыми транзисторами, "ул 9 чшить условия их выключенйя и увеличить КПД преобразователя при-расширении диапазона и увеличении частоты переключения.На чертеже изображен предлагаемыйтранзисторный преобразователь, принципиальная схема.Он содержит ведущий генератор 1, ведомый генератор 2, трансформаторы 3, 4 генераторов, первичные обмотки 5, 6 трансформаторов генераторов, обмотки 7 - 10 управления трансформаторов генераторов, ко=торые попарно соедйнены последбвательно"согласно, силовые транзисторы 11, 12 усилителя мощности, трансформатор 13 усили"теля мощности, коллекторные обмотки 14,15 трансформатора усилителя мощности, выходную обмотку 16 трансформатора усилителя мощности, нагрузку 17, ограничительные резисторы 18, 19, пропускающие диоды 20, 21, разделительные диоды 22, 23, причем обмотки управления 9, 10 ведомого генератора 2 включены параллельно управляющим переходам силовых транзисторов 11, 12, а обмотки управления 7, 8 ведущего1020 2535 генератора через ограничительные резисторы 18, 19 и пропускающие диоды 20, 21 параллельно разделительным диодам 22, 23.Работу схемы рассмотрим с момента времени, когда силовой транзистор 11 открыт,а транзистор 12 закрыт. Отпирающий базовый ток в транзисторе 11 протекает под действием суммарного напряжения, снимаемого с обмоток 7, 9. Диод 20 проводит ток, а разделительный диод 22 закрыт напряжением с обмотки 9. При изменении полярности напряжения на трансформаторе 4 ведомого генератора 2 к транзистору 11 прикладывается запирающее напряжение через диод 22 и происходит интенсивное рассасывание избыточных носителей заряда из его базы. В это время отпирающий базовый ток транзистора 11 равен нулю припулевом суммарном управляющем напряжении. Выключением силового транзистора формируется интервал паузы в выходном напряжении усилителя мощности,Отпирание транзистора 12 не произойдет до тех пор, пока не изменится полярность сигнала на выходе ведущего генератора 1 из-за отсекающего действия разделительного диода 23. При появлении отпирающего сигнала на базе транзистора 12 диод 21 открывается; и транзистор начипает проводить ток, который трансформируется в нагрузку 17 через трансформатор 13.Далее процессы повторяются. аналогично, причем управление открытым транзистором осуществляется источником тока, а запирание происходит от источника напряжения. Это "значительно улучшает условия коммутации силовых транзисторов, снижаетвеличину времени рассасывания избыточных носителей заряда и создает возможность для повышения частоты инвертирования при высоком КПД,Регулируя фазовый сдвиг между сигналами, поступающими с трансформаторов ведущего и ведомого генераторов, можно изменять действующее значение напряжения на нагрузки.Транзисторный преобразователь с ШИМможет быть выполнен по мостовой, несим метричной мостовой и другим известным схемам преобразования, как однофазным, так и многофазным, причем в качестве запирающего источника в цепи разделительных диодов могут использоваться обмотки любого из генераторов с соблюдением необходимой 50 фазировки.Изобретение позволяет повысить рабочую частоту преобразования в 8 в 10 раз с КПД до 90% при значительном упрощении схемы и снижении габаритов устройства 5более чем в 5 раз.Формула изобретенияТранзисторный преобразователь с широтно-импульсной модуляцией, содержащий661700 г г вИ,Н уговая Составите Техред О. Л Тираж 856 Государственного елам изобретений сква, Ж - 35, Рау Патент, г, Ужгокомитета СССР и открытийшская наб., д. 4/5 од ул Проектная 5ведущий и ведомый генераторы с трансформаторами, обмотки управления которых соединены последовательно-согласно, а также двухтактный усилитель мощности с силовыми транзисторами и ограничительны ми резисторами, причем обмотки управления одного из генераторов включены параллельно управляющим переходам силовых транзисторов через разделительные диоды, связанные с управляющими электродами тех же транзисторов, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, преобразователь снабжен дополнительными пропускающими диодами, каждый из которых включен параллельно соответствующему разделительному диоду через ограничитель 6ный резистор и обмотку управления другогогенератора,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Патент США3715649,кл. Н 02 М 7/537, 1967.2. Авторское свидетельство СССР140883, кл. 214 12/03 - 04, 1961,3. Отчет о направлении исследовательских работ. Часть 2. Разработка и исследование преобразователей постоянного токав трехфазный переменный ток промежу.точный отчет). 1 ос. рег. У 22/25, и,в.Г в 338 Б 472389, М., МЭИ, 1975,с. 39.