Устройство для управления мостовым транзисторным инвертором

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 1 9) 2 М 7/53 ГОСУДАРСТПО ИЗОБРЕТЕПРИ ГКНТ С НЫИ КОМИТЕТИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ СССР198СР1986 нзисторов. ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) В.И.Авдзейко и А.В.Федоров (53) 621.314.58 (088.8)(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МОСТО ВЫМ ТРАНЗИСТОРНЫМ ИНВЕРТОРОМ (57) Изобретение относится к электро технике и предназначено для использо вания во вторичных источниках питания и электроприводахпеременного тока, выполняемых на высоковольтных транзисторах с бестрансформаторным входом. Цель изобретения заключается в повышении КПД за счет импульсного подключения делителей напряжения к источнику питания. Предложенное уст-ройство содержит задающий генератор1, делитель частоты 2, формирователиосновных импульсов 3 с трансформаторным выходом, силовые 23,24, дополнительные 25,26 и вспомогательные транзисторы 27,28, а также резистивныеделители напряжения 29-32. Сущностьрешения основана на подключении делителей напряжения через вспомогательные транзисторы параллельно переходуколлектор-эмиттер силовых транзисторов, а дополнительных параллельно ихбаза-эмиттерным переходам. Перед моментом включения вспомогательныйтранзистор напряжения на делителевключает дополнительный транзистор итем самым не позволяет открыться очередному силовому транзистору до полного выключения ранее работающего.Одновременно переход коллектора - база закрывающегося выводится в активную область, что способствует сокращению времени выключения силовых14712 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в преобразователях постоянного напряжения в низкочастотное переменное для систем вторичного электропитания и электропривода.Цель изобретения - повышение КПД за счет импульсного подключения делителей напряжения к источнику питания. 1 рНа фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений.Схема управления содержит задающий генератор 1, делитель 2 частоты, основной 3, дополнительный 4 и вспомогательный 5 Формирователи импульсов, выполненные на элементах И-НЕ 2 6-11, усилителях 12-14 мощности и выходных трансформаторах 15-17, до р полнительные элементы И-НЕ 2 18-20, основные выпрямители 21 и 22, силовые 23 и 24, дополнительные 25 и 26 и вспомогательные 27 и. 28 транзисторы, делители 29-32 напряжения на ре зисторах, дополнительные 33 и 34 и вспомогательные 35 и 36 выпрямители и ограничительные резисторы 37 и 38 Прямой выход задающего генератора 1 связан с первыми входами всех форми-. 3 р рователей импульсов и с входом делителя 2 частоты, инверсный выход задающего генератора подключен к вторым входам формирователей 3-5 импульсов. Прямой основной выход делителя 2 частоты подключен к третьему входу основного формирователя импульсов, а инверсный к третьему входу дополнительного 4 формирователя импульсов. Дополнительные 18 и 19 элементы И-НЕ 4 р 2 первыми входами соединены с прямым и инверсным выходами Ь) ячейки делителя 2 частоты, а вторые входы этих элементов с инверсным и прямым выходами и ячейки делителя 2 частоты, Выходы элементов 18 и 19 И-НЕ 2 связаны с входами третьего 20 дополнительного элемента И-НЕ 2, соединенного выходом с третьим входом вспомогательного формирователя 5 импульсов. Все схемы Формирователей импульсов выполнены на двух элементах 6-7, 8-9, 10-11 И-НЕ 2 и усилителях 12-14 мощности с выходными трансформаторами 15-17. Первые входы элементов 6-1155 И-НЕ 2 образуют первые и вторые входы формирователей импульсов, а вторые входы элементов И-НЕ 2 объединены и образуют третьи входы формирователей,71 2Выходные обмотки трансформаторов 15 и 16 основного 3 и дополнительного 4 формирователей импульсов через выпрямители 21 и 22 подключены к переходам база - эмиттер верхнего 23 и нижнего 24 силовых транзисторов стойки инвертора. Делители напряжения на резисторах 29, 30 и 31, 32 связаны с переходами коллектор - эмиттер силовых транзисторов, при этом резисторы 29 и 30, а также 31 и 32 связаны между собой через вспомогательные транзисторы 27 и 28. Выходные обмотки трансформатора 17 через выпрямители 33 и 34 подключены к переходам коллектор - база силовых транзисторов, а также через выпрямители 35 и 36 и ограничительные резисторы 37 и 38 к переходам база - эмиттер вспомогательных транзисторов 27 и 28, эмиттеры которых связаны с базами дополнительных транзисторов 25 и 26, коллекторами подключенных к базам, а эмиттерами,к эмиттерам силовых транзисторов 23 и 24На фиг. 2 показаны временные диаграммы напряжения: 39 - задающего генератора, 40-42 - соответственно на выходе щ, ш"1 и и ячеек делителя частоты, 43 - на выходе первого дополнительного 18 элемента И-НЕ 2; 44- на обмотках трансформатора 15 усилителя 12 мощности, 45 - на обмотках трансформатора 17 усилителя. 14 мощности, 46 - на обмотках трансформа-. тора 16 усилителя 13 мощности, 47 на переходе база - эмиттер силовоготранзистора 24.Работа схемы управления осущест вляется следующим образом.На первые и вторые входы формирователей 3-5 импульсов подаются напряжения с прямого и инверсного выходов задающего генератора 1 (диаграмма 39, Фиг. 2). Формирователи начинают ра-. ботать, если на третьи входы их подаются сигналы логической "1", Допустим, что на третий вход формирователя 3 основных импульсов в момент времени 1 -С поступает с выхода г ячейки щ делителя частоты сигнал логической "1" (диаграмма 40). Усилитель 12 мощности работает на частоте задающего генератора (диаграмма 39)1 и на обмотках трансформатора 15 формирует напряжение 44, под действием которого силовой транзистор 23 открыт. На третьи входы дополнительного 4 и вспомогательного 5 формирова14712 телей импульсов подается сигнал 0 и усилители 13 и 14 мощности не работают.В момент времени С на вход дополнительного элемента подается сигнал логической " 1" и на третий вход вспомогательного 5 формирователя импульсов поступает сигнал логической "1", поэтому на обмотках трансформа- О тора 17 формируется пачка импульсов, показанная на диаграмме 45. Под действием напряжения на обмотках трансформатора 17 открываются вспомогательные транзисторы 27 и 28. Вслед ствие того, .что силовой транзистор 23 открыт, напряжение питания инвертора приложено к резисторам 31 и 32 делителя напряжения, под действием которого дополнительный тран зистор 26 открыт. В момент временипроисходит переключение выходных напряжений на основных выходах делителя 2 частоты. На третий вход формирователя 3 основных импульсов по дается "О" и усилитель 12 мощности выключается. Одновременно на третий вход дополнительного 4 формирователя импульсов подается сигнал логической "1"., усилитель 13 мощности начинает 30 работать и на обмотках трансформатора 16 формируется напряжение 46. Одка транзистор 24 не открывается, так как его база - эмиттерный переход шунтируется открытым дополнительным транзистором 26 - диаграмма 47 (с). После окончания процесса расса 3сывания избыточных носителей транзистор 23 закрывается ( ) . Вспомо,3гательные транзисторы 27 и 28 под 40 действием напряжения 45 открыты, поэтому при закрывании транзистора 23падение напряжения на резисторе 32 уменьшается, значительно уменьшается базовый ток дополнительного транзис тора 26 и он заркывается в момент времени й. Напряжение 46 на обмотке трансформатора 16 открывает транзистор 24 при полном закрывании транзистора 26, Далее процесс управления инвертором повторяется.В течение времени , -, напряжение трансформатора 17 открывает не только вспомогательные транзисторы 27 и 28, но и смещает переход коллектор - база открытого транзистора в активную область. При этом часть базового тока начинает протекать через диоды дополнительных выпрями 71телей 33 и 34, обеспечивая к моменту выключения коэффициент насьпцения открытого транзистора 23 или 24 близким к единице.Таким образом, введение вспомогательного формирователя импульсов, делителей напряжения и вспомогательных транзисторов позволяет повысить КПД схемы. Вспомогательные транзисторы 27 и 28 включены только в течение части периода выходного напряжения,поэтому цепь из резисторов 29-32 дает небольшие потери, эначитепьно снижая потери при переключении транзисторов 23 и 24. Время выключения транзисторов дополнительно уменьшаетсяза счет использования импульсногоисточника в цепи коллектор - базасиловых транзисторов. При этом статические потери возрастают незначительно, особенно при низкой частотевыходного напряжения. Промежуток времени Т -Т выбирается для обеспечения к моменту выключения величиныкоэффициента насыщения, равной единице, а промежуток времени С -1определяется временем рассасывания и выключения силовых транзисторов. Формула и з обретения Устройство для управления мостовымтранзисторным инвертором, содержащее задающий генератор, основной формирователь импульсов с выходным трансформатором, дополнительные транзисторы, дополнительные выпрямители, делители напряжения, выполненные на резисторах, предназначенные для подключения первыми выводами к переходам коллектор - эмиттер силовых транзисторов, нижние резисторы делителей вторым выводом связаны с базами дополнительных транзисторов, предназначенных для подключения переходом коллектор - эмиттер к переходу база - эмиттер силовых транзисторов, о т л и - чающее с я тем, что, с целью повьппения КПД за счет импульсного подключения делителей напряжения к источнику питания, оно снабжено делителем частоты, дополнительным и вспомогательным формирователями импульсов с выходными трансформаторами, тремя дополнительными элементами И-НЕ 2, двумя основными и двумя вспомогательными выпрямителями, двумя вспомогательными транзисторами, двуМ1Заказ 1615/54 Тираж 645 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,103 5 14712 мя ограничительными резисторами, причем каждый формирователь импульсов содержит два элемента И-НЕ 2 и усилитель мощности, первые входы элементов И-НЕ 2 образуют первый и вто 5 рой входы формирователей, вторые входы элементов И-НЕ 2 связаны с, входами усилителей мощности, выходы которых подключены к первичным обмоткам выходных трансформаторов, делитель частоты выполнен на основе кольцевой пересчетной схемы на и ячейках с прямым и инверсным выходами, выходы щ-й ячейки являются ос новными выходами делителя частоты, прямой выход задающего генератора связан с входом делителя частоты и с первыми входами основного, дополнительного и вспомогательного формирователей импульсон, инверсный выход задающего генератора подключен. к вторым входам формирователей импульсов, прямой и инверсный оановные выходы делителя частоты подклю чены к третьим входам соответственно основного и дополнительного формирователей импульсов, первый и второй дополнительные элементы И-НЕ 2 первыми входами связаны соответствен- З 0 но с прямым и инверсным выходами аячейки делителя частоты, а вторыми входами - с прямым и инверснымвыходами и-й ячейки, выходы элементов И-НЕ 2 подключены к входам третьего дополнительного элементовИ-НЕ 2, выходом связанного с третьим входом вспомогательного формирователя импульсов, вторичные обмотки выходных трансформаторов основного и дополнительного формирователейимпульсов через первый и второй основные выпрямители предназначены дляподключения к переходам база-эмиттерверхнего и нижнего силовых транзисторов, основные выходные обмотки ввспомогательного формирователя импульсов подсоединены крайними выводами к входам дополнительных выпрямителей а средней точкой предназначены для подключения к базам силовых транзисторов, дополнительные обмотки трансформатора вспомогательного формирователя импульсов через последовательно включенные ограничительные резисторы и вспомогатепьныевыпрямители связаны с переходом база - эмиттер вспомогательных транзисторов, коллекторы которых подключены к второму выводу верхних резис-.торов делителей напряжения, а эмиттеры - к второму выводу нижних резисторов делителей напряжения.