Полумостовой инвертор

ло делам иэобретеиий и открытий(72),Авторы изобретсиия ельский институт Северодонецкий завод Научно-исследочислительных маш(54) ПО 1Изобретение относится к преобразовательной технике и может использоваться в системах вторичного электропитания для преобразования постоянного тока в переменный с помощью транзисторных инверторов,Известны транзисторные инверторы, содержащие силовые транзисторы, выходной трансформатор и блок управления, в которых введена защита от перегрузок по току, состоящая из датчика тока перегрузки в виде трансформатора тока, первичная обмотка которого включена последовательно с пер о вичной обмоткой выходного трансформатора, узел зашиты в виде усилителя, сравнивающего сигнал с выхода датчика тока и опорный сигнал и воздействующего на блок управления силовыми транзисторами 1.Недостатком данного инвертора является отсутствие защиты от сквозных токов при одновременном открытой состоянии силовых транзисторов полум оста, происходящем вследствие неисправностей в блоке управ- ления или отказа элементов, а также в процессе переключения вследствие инерционности закрывающегося транзистора.Известны также схемы инверторсв,в которых зашита от одновременного отпирания силовых транзисторов при переключениях выполнена по сигналу, снимаемому с обмоток выходного трансформатора 2.Однако указанные инверторы неэффекгивны при наличии КС-цепочек, шунтирующих обмотки с целью снижения динамических потерь.Наиболее близким к предлагаемому ляется полумостовой транзисторный инв тор с индивидуальными токовыми трансформаторами для управления силовыми транзисторами, в котором обмотки управления трансформаторов .подключены к дополнительному источнику питания через управляющие транзисторы, базы которых соединены с выходом блока управления. В инвертор введена система защиты, содержащая датчик тока в одном из плеч инвертора, узел защиты и исполнительный элемент в виде блокирующего транзистора, включенного параллельно управляющим транзисторам с помощью разделительных диодов 3.Недостаток известного инвертора состоит в отсутствии защиты от сквозных токов при одновременном открытом состоянии силовых транзисторов при переключении и при отказах элементов схемы.3Цель изобретения - повышение КПД и надежности путем введения защиты от сквозных токов силовых транзисторов.Поставленная цель достигается тем, что в полумостовом инверторе, содержащем два силовых транзистора, в управляющую цепь каждого из которых включен трансформатор тока с управляющей обмоткой, подключенной к дополнительному источнику питания через управляющий транзистор и ограничительный резистор, блок управления, соединенный с базами управляющих транзисторов, и узел защиты от перегрузок, вход которого связан с выходом датчика тока перегрузки, а выход соединен с базой блокирующего транзистора, эмиттер которого объединен с эмиттерами управляющих транзисторов, а коллектор через разделительные диоды соединен с коллекторами управляющих транзисторов, датчик тока перегрузки выполнен в виде двух трансформаторов тока, первичная обмотка каждого из которых включена последовательно с силовым транзистором, а вторичная шунтирована балластным резистором и подключена к входу узла зашиты через первый диод и к базе соответствующего управляющего транзистора - через второй диод и дополнительный резистор. На чертеже представлена принципиальная электрическая схема инвертора в варианте включения нагрузки через трансформатор, выпрямитель и фильтр,Инвертор содержит усилитель 1 мощности с силовыми транзисторами 2 и 3, управляемыми с помощью трансформаторов 4 и 5 тока. Управляющие обмотки 6 и 7 трансформаторов 4 и 5 тока подключены через ограничительные резисторы 8 и 9 и управляющие транзисторы 10 и 11 к дополнительному источнику 12 питания. Базы транзисторов 10 и 11 подключены к выходам А и Б блока 13 управления, В инвертор введен датчик тока перегрузки в виде трансформаторов 14 и 15 тока, первичные обмотки которых включены последовательно с транзисторами 2 и 3 соответственно, а вторичные шунтированы балластными резисторами 16 и 17 и через диоды 18 и 19 подключены ко входу узла 20 зашиты. Выход узла защиты соединен с базой блокирующего транзистора 21, подключенного параллельно транзисторам 10 и 11 с помощью диодов 22 и 23, Вторичные обмотки трансформаторов 14 и 15 датчика тока перегрузки подключены к базам транзисторов 10 и 11 через диоды 24 и 25 и резисторы 26 и 27. База транзистора 21 подключена также к источнику 1 Ъ питания через узел 28 блокировки при пуске и при выключении инвертора. На выходе инвертора может быть вклю чен трансформатор 29, выпрямитель 30 и фильтр 31.Инвертор работает следующим образом.Выходные сигналы трансформаторов дат. чика тока 14 и 15 перегрузки через диоднорезисторные цепочки 24, 26 и 25, 27 воздействуют на базы управляющих транзисторов, запрещая включение закрытого транзистора усилителя мощности до окончания процесса рассасывания неосновных носителей в базе за снижение тока коллектора другого транзистора. Например, если открыт транзистор 2, то ток течет через первичную обмотку трансформатора 14 датчика тока перегрузки. Его выходное напряжение через диод 24 и резистор 26 обеспечивает насыщение управляющего транзистора 11 независимо от уровня сигнала на выходе А блока 13 управления. Если с вы 1 ода Б блока 13 на базу управляющего транзистора 10 поступает высокий уровень, то транзистор открывается, ток поступает в управляющую обмотку 6 трансформатора 4 тока, вызывая изменение направления тока в базе и начало рассасывания носителей. После 40 45 5055 4Во время пуска, когда нарастающее напряжение источника 12 питания еще не достигло установившейся величины, транзистор 21 открыт сигналом узла 28 блокировки.При этом цепи управляющих обмоток 6 и 5 7 оказываются подключенными к источнику12 через диоды 22 и 23 и переход коллектор-эмиттер насыщенного транзистора 21, чем предотвращается возможность одновременного включения силовых транзисторов 2 и 3 независимо от состояния управо ляющих транзисторов 10 и 11. При достижении номинального напряжения источника 12 прекращается насыщение транзистора 21 выходным током узла 28, Транзистор 21 запирается и в дальнейшем не оказывает влияния на работу инвертора в установившемся режиме. Аналогично работает устройство при снижении входного напряжения в процессе выключения инвертора.При перегрузке на выходе преобразователя в первичной обмотке трансформаторов тока 14 и 15 протекает ток перегрузки, обуславливающий появление на резисторах 16 и 17 напряжения, превышающего заданный уровень. Это напряжение через диод 18 или 19 поступает на вход узла 20 зашиты,. который срабатывает и открывает транзистор 21, создающий через диоды цепь поступления тока в управляющие обмотки 6. и 7. В результате происходит запирание.открытого силового транзистора. При возникновении сквозного тока в аварийной ситуации (например при пробое одного из зотранзисторов усилителя мощности или отказах в схеме управления) ток проходит через первичные обмотки обоих трансформаторов 14 и 15 датчика тока перегрузки выходные сигналы которых через диоды 18 з 5 и 19 поступают на вход быстродействующего узла 20 зашиты, и в дальнейшем происходит блокировка переключения силовых транзисторов.8 1.794 формула изобретения 20 5установления на выходе А блока 13 низкого уровня транзистор 11 продолжает оставаться открытым до окончания процесса рассасывания и спада коллекторного тока транзистора 2. При этом напряжение на выходе трансформатора тока 14 снижается, перестает течь ток через цепочку 24 и 26, транзистор 11 запирается, вызывая включение силового транзистора 3. Аналогично работает второе плечо преобразователя.Сигнал разрешения на включение транзистора усилителя мощности вырабатывает ся посредством контроля тока ранее включенного транзистора и не зависит от фронта напряжения на обмотках выходного трансформатора. Это позволяет предотвратить одновременное включение транзисторов усилителя мощности в установившемся режиме и, как следствие, снизить потери и повысить надежность за счет исключения потерь от сквозных токов. Полумостовой инвертор, содержащий два силовых транзистора, в управляющую цепь каждого из. которых включен трансформатор тока с управляюшей обмоткой, подключенной к дополнительному источнику питания через управляющий транзистор и ограничительный резистор, блок управления, соединенный с базами управляюших транзисторов, и узел зашиты от перегрузок, вход которого связан с выходом датчика тока пере. грузки, а выход соединен с базой блокирующего транзистора, эмиттер которого объединен с эмиттерами управляюших транзисторов, а коллектор через разделительные диоды соединен с коллекторами управляющих транзисторов, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и надежности путем введения защиты от сквозных токов силовых транзисторов, указанный датчик тока перегрузки выполнен в виде двух трансформаторов тока, первичная обмотка каждого из которых включена последовательно с силовым транзистором, а вторичная шунтирована балластным резистором и подключена ко входу узла зашиты через первый диод и к базе соответствующего управляющего транзистора - через второй диод и дополнительный резистор.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР464049, кл. Н О 1 М 7/537, 1972.2. Патент США2785236, кл. 331 - 113, 1957.3. Авторское свидетельство СССР595836, кл, Н 02 М 7/537, 1976.