Мостовой транзисторный инвертор

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ(9) (И)Н 02 М 7/537 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСНО(71) Ивановский орденаэнергетический институт(54) (57) 1. МОСТОВОЙ ТРАНЗИСТОРНЫЙИНВЕРТОР, диагональ постоянного тока которого соединена с входнымивыводами и концами конденсаторногоделителя напряжения, средняя точкакоторого связана со средним выводомпервичной обмотки выходноготтрансформатора, подключенной к диагоналипеременного тока инвертора, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения КПД путем повышениядопустимой мощности, между среднимвыводом первичной обмотки выходноготрансформатора и средней точкой конденсаторного делителя напряжения введен ключ, обладающий двустороннейпроводимостью.1064404 2 Инвертор по п. 1, о т л и - из двух транэисторон, силЬные переходы ч а ю щ и й с я тем,что клкч состоит которых включены встречно-параллельно,Изобретение относится к преобра- зовательной технике и может быть использовано при разработке вторичных источников питания.Известны мостовые транзисторные 5 инверторы, содержащие четыре транзисторных ключа и выходной трансформатор 13.Наиболее близок к предлагаемому мостовой транзисторный инвертор, 1 О диагональ постоянного тока которого соединена с входными выводами и концами конденсаторного делителя на пряжения, средняя точка которого свя. эана со средним выводом первичной обмотки выходного трансформатора, подключенной к диагонали переменного тока инвертора 21.Недостатком указанных устройств является ограничение рабочей мощности, обусловленное неравномерным распределением динамических потерь между транзисторами, работакщими в одном такте. Это, в свою очередь, вызвано разбросом параметров транзисторов, а также имекщим место на практике неравенством двух состав.лякщих динамических потерь: потерь при вКлючении и выключении транзисторного ключа.Цель изобретения - повышение КПД ЗО путем повышения допустимой мощности мостового транзисторного инвертора.Поставленная цель достигается тем, что в мостовом транзисторном 35 инверторе, диагональ постоянного тока которого соединена с входными выводами и концами конденсаторного делителя напряжения, средняя точка которого связана со средним выводом 4 к первичной обмотки выходного трансформатора, подключенной к диагонали переменного тока инвертора, между средним выводом первичной обмотки выходного трансформатора и средней 45 точкой конденсаторного делителя напряжения введен ключ, обладающий дву сторонней проводимостью.Ключ состоит из днух транзисторов, силовые переходы которых вклю,чены встречно-параллельно.На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 временные диаграммы его работы.Мостовой транзисторный инвертор содержит транзисторные ключи 1 - 4. Диагональ постоянного тока инвертора соединена с входными выводами 5 и б.дая подключения к источнику питания, а также к концам конденсаторного делителя 7 - 8 напряжения. Обмотка 9 трансформатора 10 соединена концами с диагональю переменного тока инвертора. Средний. вывод 11 обмотки трансформатора соединен со средней точкой 12 конденсаторного делителя напряжения через ключ 13, обладающий двусторонней проводимостью. Ключ 13 может быть выполнен в виде двух встречно-параллельно включенных транзисторон 14 и 15.Схема работает следующим образом.Каждый такт открыта пара ключей 1 и 4, 2 и 3. Сигналы упранления на ключи одного такта могут подаваться как синхронно, так и с временным сдвигом,Работу схемы расцмотрим ьвначале для случая наличия временного сдвига между сигналами управления транзисторами одного плеча (1 и 4; 2 и 3)Пусть ключ 13 замкнут (интервал 1 Э на диаграмме и). Пусть сигналы управления на транзисторные ключи 1 и 2 опережают сигналы управления на транзисторные ключи 4 и 3. На Интервалах времени, когда ключ 1 открыт, а ключ 4 еще закрыт, ток протекает от положительной обкладки конденсатора 7 через открытый ключ 1, первую половину обмотки 9 и замкнутый ключ 13 к отрицательной обкладке конденсатора 7, При этом через обмотку 9 и ключ 1 протекает ток, вдвое превышающий номинальный. За счет ЭДС, наводимой на второй половине обмотки 9, напряжение на закрытом ключе 4 падает до нуля. На транзисторах 2 и 3 напряжение раВно напряжению питания. Отпирание ключа 4 происходит при нулевом напрякении т.е. без динамических потерь. Потери включения полностью выделены на ключе 1. После включения ключа Ф ток ключа 1 снижается до номинального,Запирание ключа 1 происходит без динамических потерь, так как напряжение на нем после запирания остается равным нулю до момента запирания ключа 4. На этом интервале времени ток ключа 4 вдвое превышает номинальный и в нем выделяются полностью потери выключения. В интервале от запирания ключа 4 до отпирания.ключа 2 на всех силовых ключах напря,- на ключи одного плеча. жение равно половине напряжения пи- Предположим, что ключ 13 ратания. эомкнут, а сигналы управления поДалее аналогичные процессы пов- даются синхронно на ключи 1 и 4, торяются в ключах 2лючах 2 и 3. отпирая их. Если время включенияДинамические потери при включе:ключей 1 и 4 одинаково вкл нии и выключение ии зависят от величи- то потери включения распределены межвк - вкл 4 ны коммутируемой мощности Р, ду ними поровну. Однако практичесКбгда ключ 13 замкн13 замкнут ки имеет место разброс параметров0транзисторов. Предположим,.чтоР:О 1 = = Э10 (Сфком ку к 2 кн и кнЕклвкл 4комВ этом случае большая часть пог д О и 1- соответственно напряже терь РВ выделяется в ключе 4, отние и ток,коммутируе" пирающемся последним. Наоборот,мые транзистором; 15 большая часть потерь РввыделяетсяОп - напряжение питания; в ключе 1, запирающемся первым.Эщ,- ток коллектора в номиПри равенстве потерь включениянальном режиме. и выключения ключи 1 и 4 находятсяОписанный порядок переключения в одинаковых Условиях. Однако чаще .происходит, в течение всего времени вкпб бык фРв 4 РВ, а именно Р ( Рвкл выкл замкнутого состояния ключа 13. Таким образом, один из ключей нагруПредположим далее, что в некото- жен динамическими потерями больше, рый момент времени ключ 13 раэомк- чем другой (в данном случае ключ 1 нут. Тогда отпирание ключа 1 проис- нагружен больше) . То же происходит ходит при отсутствии тока, посколь- и при коммутации ключей 2 и 3. ку ключ 4 еще не открыт, а цепь кон- ПРедположим теперь, что ключ 13 денсатора 7 разомкнута. При этом по- Замкнут. В этом случае большая часть терн в ключе 1 равны нулю, напряже- потерь Рвк выделяется на ключе 1, ние на ключах 1 и 3 нулевое, а на- который отпирается первым. Наоборот, пряжение на ключах 2 и 4 возрастает, потери Рвык выделяются в основном до О . При отпирании ключа 4 через 30 на ключе 4, запирающемся последним. него, ключ 1 и обмотку 9 протекаетВеличина Р и Рвкпб выкли соотношеноминальный ток, напряжение .на клю- ние между ними мало и зависит от чах 2 и 3 равно. При запирании клю- состояния ключа 13. Поэтому при эамкча 1 ток через него и через ключ 4 нутом состоянии ключа 13 ключ 1 прекращается, однако ключ 4 еще от- Зб инвертора нагружен динамическими крыт, поэтому напряжение на нем рав- потерями меньше, чем ключ 4. но нулю, динамические потери тоже Таким образом, в зависимости от равны нулю - они полностью выделяют- состояния ключа 13 большая часть ся на ключе 1. Коммутация ключей. 2 динамических потерь вьделяется то и 3 происходит аналогично. на одном, то на другом иэ двух клюОписанный порядок переклюЧения чей работающих в одном такте. происходит в течение всего времени Для эффективной работы устройст разомкнутого состояния ключа 13.ва необходимо, чтобы время эамкнуКоммутируемая мощность в этом случае того 1 и разомкнутого 1 Р состоянияР:0 3 - рключа 13 былокОн и кн койВ обоих случаях коммутируемая 2мощность одинакова, В течение времени 1 потери включения выделяются на где 1 - рабочая частота инвертора, ключах 1 и 2, а потери выключения Гцна ключах 3 и 4. В течение Ф поте О Т - постоянная времени нагрева ри включения выделяются на ключах 4 транзисторного ключа, с и 3, а потери выключения - на клю- Поскольку при высоких частотах чах 1 и 2. Если по каким-либо причи-,преобразования динамические потери нам потери включения и выключения являются основной составляющей по- не равны, описанное периодическое 55 терь в транзисторном ключе, опредеперераспределение потерь при помощи ляющей его нагрев и надежность, то ключа 13 позволяет уменьшить возмож-. периодическое перераспределение поную перегрузку одного из ключей од- терь обеспечивает.равномерный наного плеча, а следовательно, поднять грев ключей меньший, чем в схеме допустимую мощность инвертора. прототипа. Это дает возможность по-Рассмотрим работу схемы при син- высить допустимую мощность инвертохронной подаче сигнала управления ра, что повышает КПД устройства.10 б 4404 Составитель Т, ЕршоваРедактор Л.Пчелинская Техред Т,фанта КорректорЮ.Макаренко За илиал ППП Патент, г.ужгоро,Проектная,10355/5 б Тираж 687ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений 113035, Москва, Ж, Рауш Подписикомитета СССРи открытийая наб., д. 4/5