Мостовой инвертор с широтноимпульсным управлением

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 09) Ш) 193 02 М 7/5387 РЕТЕНИЯ авт тиВып 47,автои и технике и модля управлениятоянного тока н 1 ОСУДАРСТВЕННЬЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТВ;ИЯМ И ОТНРЪТИЯМПРИ ГНРТ ССС(57) Изобретение относитсяке и преобразовательножег быть использованоз; ктрол лгателями пос свидетельство СССР Н 02 М 7/573, 1980. ИНВЕРТОР С ШИРОТНО-ИМкак однофазных, так и многсФазных,Цель изобретения - повышение надежности за счет снижеия тепловых потерь,Мостовой инвертор содержит в каждойстойке моста первый и второй ключи 3,4 на составном транзисторе, состоящемиз управляющего 5, 6 и силового 7, 8транзисторов. Введены в первый ключ 3каждой стойки дополнительного транзистора 16 транзистор 12, дополнительный диод 14, элемент НЕ 26, резистор15 и дополнительный диод 14, щунтируюций транзистор 12. Подключение ключевого элемента 19 к базе унравлякнцего транзистора 5 обеспечивает исклюе импульсного тока через указан- транзистор при одновременном исении сквозного тока, 1 нл.2Изобретение относится к автоматике и преобразовательной технике и может быть использовано дпя управления зле ктродвигателями постоянного тока как однофазных, так и многофазных.Цель изобретения - повышение надежности путем снижения тепловых потерь.На чертеже приведена схема инвер О тора с широтно-импульсным управлением.Инвертор содержит в идентичных по структуре стойках 1, 2 моста последовательно соединенные первый (верхний 15 по схеме) 3 и второй (нижний по схеме) 4 ключи . Каждый из ключей выполнен на составном транзисторе, состоящем из управляющего 5 (6) и силового 7 (8) транзисторов. В ключе 3 между 2 О базой и эмиттером управляющего транзистора 5 включен резистор 9 для пассивного запирания. В ключе 4 резисторы 10 и 11 того же назначения включены между базой и эмиттером управляю щего б и силового 8 транзисторов.Ключ 3 содержит шунтирующий транзистор 12, коллектор и эмиттер которого соединены соответственно с базой и эмиттером силового транзистора 7, а 3 О база через резистор 13 - с эмиттером силового транзистора 7 и через дополнительный диод 4 и четвертый дополнительный резистор 15 - с коллектором дополнительного транзистора 16, кото" рый через третий дополнительный рези- стор 17 соединен с входам 18 ключевого элемента 19.Эмиттер дополнительного транзистора 16 соединен непосредственно, а ба О за через первый дополнительный резистор 20 с шиной питания. Базы управляющего транзистора 6 через резистор 21 и управляющего транзистора 5 через резистор 22 и ключевой элемент 19 од ключены к управляющим входам 23 и 24 первого 3 и второго 4 ключей, а база дополнительного транзистора 16 через второй дополнительный резистор 25 - к выходу элемента НЕ 26, вход которого соединен с управляющим входом первого .люча 3. Стойки моста подключены к шинам 27 и 28 питания.Между базой и эмиттером силового транзистора 7 включен шунтирующий конденсатор 29, Между коллекторами и эмиттерами силовых транзисторов 7 и 8 включены блокирующие дисды 30 и 31 предназначенные для эапцты транзи,торов от, перенапряжений, возникающих в результате действия ЭДС самоиндукции, и для обеспечения неразрывности протекания тока в индуктивной нагрузке при отключении силового транзистора 8 при наличии широтно-импульсного сигнала на входе.Выходом 32 стойки мостового инвертора является точка соединения первого 3 и второго 4 ключей, Питание мостового инвертора осуществляется отисточника постоянного тока (не показан), к выходу мостового инвертора (в диагонали моста) подключается нагрузка, Работа мостового инвертора в режиме широтно-импульсной модуляции(ШИМ) осуществляется при коммутациипервых ключей 3 стоек 1 и 2 моста наосновной низкой частоте, а вторых 4ключей - на повьппенной частоте регулирования ШИМ в интервале импульса основной частоты, так что при наличии ШИМ-сигнала на входе 24 второго ключа 4 первой стойки 1 моста на вход 23 первого ключа 3 второй стойки 2 подается открывающий сигнал на частоте вращения, а при наличии ШИМ-сигнала на входе 24 второго ключа 4 второй стойки 2 открывающий сигнал на частоте вращения подается на вход 23 первого ключа 3 первой стойки. На остальные два ключа стоек моста поступают запирающие сигналы.При подаче запирающего сигнала на первый ключ 3 стойкиили 2 инвертированный сигнал с выхода элемента НЕ 26 поступает через второй дополнительный резистор 25 на базу дополнительного транзистора 16, отпирая его. При этом открывается шунтирующий транзистор 12 током, протекающим в его базу от положительной шины 27питания через дополнительный транзистор 16, четвертый дополнительный резистор 15, дополнительный диод 14, через силовой транзистор 8 второго ключа на общую шину 28, шунтируя переход база - эмиттер силового транзистора 7 первого ключа 3, и запирается ключевой элемент 19 током, протекающим в его вход по цепи шина 27 питания - открытый дополнительный транзистор 16 - третий дополнительный резистор 17.При отключении ШИМ-сигнала на входе 24 второго ключа 4 стойки 1 моста10 15 20 25 55, щне диоды, база управляющего транзи 5161в интервале периода коммутации (первый ключ 3 стойки 1 моста заперт)ток обмотки двигателя замыкается через открытый первый ключ 3 стойки 2моста, первый блокирующий диод 30стойки 1 моста и шину питания.При этом падение напряжения напервом блокирующем диоде 30 (0,71,0) В является недостаточным дпя инверсного включения шунтирующего транзистора 12 и силового транзистора 7через резистор 13, так как в этомслучае коллекторные р-п-перехады указанных транзисторов оказываются включенными последовательно., а для отпирания указанных транзисторов необходимо напряжение 1,4-2,0 В,Невозможность инверсного включениясилового транзистора 7 исключает вазможность появления сквозного тока припоследующем включении второго ключа 4.При подаче отпирающего ШИМ-сигналана вход 24 второго ключа 4 стойкимоста в интервале периода коммутациии открывании силового транзистора Яток заряда коллекторной емкости силового транзистора 8 первого ключа 3протекает через шунтирующий конденсатор 29 и открытый шунтирующий транзистор 12, которые шунтируют базу сило -ного транзистора 7, обеспечивая егазакрытое состояние и тем самым исключая появление сквозного тока, который имеет место при пассивном за:ирании, Шунтирующий конденсатор 29.обеспечивая перезаряд паразитной емкости ксллекториога перехода силового транзистора 7 прн протекании таканагрузки через первый блокирующий диод 30, снижает отрицательное напря,жение на переходе база - эм 1 ттертранзистора 8 цо допустимой величины.При снятии 6694"сигнала с входа 24второго ключа 4 стойки 1 моста навход 28 первого ключа 3 подается отпирающее напряжение, но отпирание управляющего транзистора 5 не прои;ходит до тех пор пока не закроетсг до-,полнительный транзистор 16 и не откроется ключевой элемент 19. При. запнрании транзистора 16 шунтирующий транзистор 12 переходит в режим пассивного запирания, которое обеспечиваетсярезистором 13. Задержка, возникающаяпри отпирании ключевого элемента 19 иуправляющего транзистора 5, обеспечи=вает полное отключение шунтируюшеготранзистора 12 к моменту отпиран.1 я 9374 6 транзисторов 5. Каллектарный так тран ; зистара 5 при ега включении минимальный так как транзистор 12 заперт).Этим объясняется снижение тепловых потерь вследствие исключения импульс" ных токов через транзистор 12, как это имеет место в прототипе. Поскольку при закрытии шунтирующега транзистара 12 шунтирующий конденсатор 29 быстро заряжается да напряжения открывания перехода база - эмиттер силового транзистора 7 за счет перезаряда каллекторной емкости того жетранзистора, то увеличение тока управляющего транзистора 5, абуславленнога зарядам шунтирулщегс конденсатора19, практически не происходит,Работа стойки 2 моста аналогичнарабате стойкиТаким образам, изобретение обеспечивает повышенную надежность за счетснижения тепловых пате.ь, вызванныхпротеканием импульсного тока через управл.;ющий транзистор первого ключапри Одновременном искл 1 аче 1 яи сквознага така при пиротна-импульсной модуляции за исключением перекрестной работы ключей,Формула изобретенияМостовой инвертар с широтна-импульсным управлением, содержащий в каждой стойке моста последовательно соединен ные первый и второй ключи, подключенные к шинам питания, каждый из которых выполнен на составном транзисторе, состоящем из управляющего и снлавога транзисторов, между базами и эмиттераья управляющих транзисторов первого и второго ключей и силового тр-лзистора второго ключа включены резисторы для пассивного запирания, между базой и эю 1 ттером силового транзистора первого ключа включены шунтирующий конденсатор ишунтирующий транзистор,коллектор и эмиттер которого соединены соответственно с базой и эмчттерам силового транзистора первого ключа, между базой и эмиттером шунтирующего транзистора включен резистор, между коллекторами и эмиттерами силовых транзисторов первого и второго ключей включены соответственно первый и второй блокируюстара второго ключа саеднчена с соответствующим управляющим входом мостового инвертора, о т л и ч а ю щ и йс.я тем, что, с целью повышения на16193 /4 Составитель С, КоняхинРедактор О, Головач Техред Л.Олийнык Корректор М. Демчик Заказ 53 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул. Гагарина 101 дежности эа счет снижения тепловыхпотерь, введены в первый ключ каждойстойки моста дополнительный транзистор с коллекторным резистором, свободный вывод которого подключен к входу ключевого элемента, включенногомежду управляющим входом и ограничивающим базовым резистором управляющего транзистора первого ключа, выводкоторого подключен к вхбду ключевогоэлемента, а эмиттером - к потенциальной шике питания, элемент НК, выходоподключенный через последовател носоединенные ограничительный резистори резистор пассивного запирания догол -нительного транзистора к его эмиттеру, а точка соединения указанных резиСторов - к базе дополнительноготранзистора, коллектор которого черезпоследовательно соединенные резисторыи диод соединен с базой шунтирующеготранзистора.