Инвертор

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ(21) 2500973/24-07 02 М 7 537 исоединением заявки-Гасударственный комете СССР ао делам иэавретвний и открытий.79 2) Авторы изобретения Гле Н икова и А, А, Луки сковский ордена Ленина энергетический институ 1) Заявитель 4) ИНВЕРТ 3Изобретение относится к электротехнике и может .быть использовано в качествевторичного источника питания,Известные инверторы с трансформаторным выходом обладают пониженным КПДиз-за наличия коммутационных потерь 1 . 5Известен также инвертор, .в которомуменьшены коммутационные потери, однако данное устройство сложно по схеме и обладает большими массогабаритными показателями 121,Наиболее близким по технической сущ 1 Оности к предлагаемому изобретению является инвертор, содержащий силовые ключи, управляющие электроды которыхподсое-"динены к цепи коммутации, а силовые элект "роды ключей связаны с входными вывода ьми и подключены к первичной обмотке выходного трансформатора, шунтированнойконденсатором 131Известное устройство позволяет уменьшить коммутационные потери, однако перезаряд конденсатора не может быть выбрандостаточно точно, что приводит к дополнительным потерям в силовых ключах (разрядный ток конденсатора в часть полупериода замыкается через силовые ключи). Цель изобретения - повышение КПД и надежности устройства.Эта цель достигается тем, что инвертор, содержащий силовые ключи, управляющие электроды которых подсоединены к цепи коммутации, а силовые электроды ключей связаны с входными-вййодами й пбдключейы к первичной обмотке выходного трансформатора, шунтированной конденсатором, снабжен датчиком тока конденсатора, выход которого через введенную цепь запирания связан с управляющими электродами силовых ключей, а вход связан С указанным конденсатором.Кроме этого, инвертор снабжен двумя дополнительнымиконденСаторами," включенными последовательно и подсоединенными параллельно упомянутому кон)енсатору, причем общая точка этих конденсаторов подсоединена к одному из входных выводов.При этом указанная цепь запирания может быть выполнена в виде диодов.Датчик тока конденсатора выполнен в виде моста, в котором два противоположных плеча образованы диодами, а два других конденсаторами,или в виде трансформатора, причем первичная обмотка трансформатора включена через дополнительныйконденсатор параллельно упомянутому конденсатору, или первичная обмотка трансформатора может быть включена последовательно с конденсатором.На фиг. 1 изображен инвертор, выполненный в виде автогенератора по типу схемы Роера, содержащий описа нный вышедиодно-конденсаторный мост в качестве датчика тока конденсатора.На фиг, 2 изображен инвертор, выполненный в виде ключевого усилителя мощнос- фти (с внешним управлением), содержащийтрансформатор в качестве датчика тока конденсатора, при этом первичная обмоткатрансформатора через дополнительный конденсатор включена параллельно упомянутому конденсатору.На фиг. 3 изображен инвертор, в котором первичная обмотка трансформатора, использованного в качестве датчика тока, включена последовательно с конденсатором.В устройстве на фиг. 1 между входными овыводами, для подключения источника питания 1 и 2 через силовые ключи (транзисторы) 3 и 4, шунтированные диодами 5 и 6,включены секции 7 и 8 первичной обмоткисилового трансформатора 9.Между управляющими электродами силовых ключей 3 и 4 включена цепь из соединенных последовательно обмотки 10 обратной связи и токоограничивающего элемента 11. Управляющий электрод силовогоключа 3, кроме того, через резистор 12 зосвязан с шиной питания 1,Управляющие цепи силовых ключей 3 и4 шунтированы диодами 13 и 14.Между крайними выводами первичной обмотки трансформатора 9 включен конденса 35тор 15. К обкладкам этого конденсатораподклкчены два противолежагггих выводадиодно-конденсаторного моста, образованного диодами 6, 18 и конденсаторами 17и 19.Каждый из двух других противолежапгих 40выводов моста связан с электродами управления силовых ключей 3 и 4 через запирагоггсие цепи 20, 21, которые могут быть выполнены в виде диодов.В устройстве на фиг. 2 в качестве дат чика тока применен трансформатор 22, у которого первичная обмотка 23 через конденсатор 24 подключена параллельно конденсатору 15, а вторичная обмотка 25 через диодные цепи 20 и 21 связана с электро.5 О дами управления силовых клгочей 3 и 4,параллельно конденсатору 15 вклгочены два последовательно включенные конденсаторы 26, 27, а их общая точка соединена с выводом 2.На фиг. 3 изображен вариант, когда пер.вичная обмотка 23 трансформатора 22 включена последовательно с конденсатором 15.Инвертор работает следующим образом. Запирание транзистора 3 происходит изза возрастания тока намагничивания трансформатора 9, вследствие чего транзистор выходит из состояния насыщения. Это вызывает уменьшение тока, задаваемого в базу транзистора цепью положительной обратной связи, и, как следствие, уменьшение тока коллектора, Из-за наличия индуктивности последовательно с первичной обмоткой 7(например, индуктивности рассеяния) илипри индуктивном характере нагрузки на вторичной стороне трансформатора 9, ток обмотки 7 не может мгновенно измениться. Поэтому ток, равный разности между током обмотки 7, который до момента начала запирания транзистора 3 был равен току коллектора, и уменьшившимся током коллектора, замыкается через конденсатор 15 и обмотку 8.Обычно обмотки 7 и 8 наматываются вдва провода, и величиной индуктивности рассеяния между ними можно пренебречь. Вследствие этого изменение потенциалов на коллекторе транзисторов 3 и 4, связанных через конденсаторную цепь 15, происходит на равную величину, но противофазно: потенциал на коллекторе транзистора 3 повышается, а на коллекторе транзистора 4 - понижается.Понижение потенциала на коллекторе транзистора 4 вызывает протекание тока через конденсатор 17 и диолную цепь 20 в базовую цепь транзистора 3. Этот ток противоположен отпираюгцему току базы, а его величина пропорциональна величине тока, протекающего через конденсаторную цепь, Коэффициент пропорциональности зависит от соотношения емкости конденсаторов 17 и 15.ФПоступление запираюнего тогса ускоряст спад тока коллетора, а это, в свою очередь, вызывает увеличение тока через конденсатор 15, а следовательно,и запирающего тока через элементы 18 и 20, и так далее лавинообразно.Таким образом, следствием введения датчика тока, содержащего элементы 16, 17, 8, 19, 20, 21, является ускорение процесса спада коллекторного тока запираюгцегося транзистора путем задания отрицательного тока в базовую цепь этого транзистора. Этоускорение уже само по себе вызывает уменьшение коммутационных гготерь в приборе,После спада до нуля коллекторного токатранзистора 3 измспение напряжения на первичной обмоткс трансфсрматора обусловлено рассеянием энергии, накопленной всердечнике (т. е. в индуктивности намагничивания), а также в индуктивностях, вклюценных последовательно с обмотками (в индуктивностях рассеивания, нагрузочный и т. и.). В течсние всего времени, пока происходит гннижение потенциала на коллекторе транзистора 4, током через конденсатор 17663048 5оба транзистора 3 и 4 поддерживаются взапертом состоянии. В момент, когда потенциал на коллекторе транзистора 4 спадетдо нуля, отпирается диод 6 и происходит фиксация потенциала. При этом ток через конденсатор 17 скачком уменьшается до нуля,а на коллекторе транзистора 3 устанавливается потенциал, равный удвоенному напряжению питания.При уменьшении до нуля тока через конденсатор 17 в базовую цепь транзистора 4начинает пОступать отпирающий ток, под одерживающий его в состоянии насьццения.Таким образом, сочетание конденсатора15 с датчиком тока, образованным элементами 16, 18, 19, 20, 21, обеспечивает отпирание транзистора 4 при нулевом потенциале на его коллекторе, что также уменьшает коммутационные потери, но уже при отпирании,Во второй полутакт процессы в схемепроисходят аналогично с той разницей, чтозапирается транзистор 4 и отпирается тран озистор 3.Процессы в устройстве, представленномна фиг. 2, 3, происходят аналогично ужерассмотренным. Однако в этом случае вовремя изменения потенциала на коллекторах транзисторов отрицательный ток передается в базовые цепи транзисторов черездополнительный трансформатор 22. Вторичная обмотка последнего через диодные цепи20, 21 подключена параллельно базо-эмиттерным переходам транзисторов 3 и 4.зоВведение дополнительных конденсаторов26, 27 преследует цель скомпенсировать неидеальность магнитной связи между секциями 7 и 8 первичной обмотки силового трансформатора. Тем самым исключаются короткие перенапряжения на запирающемся транзисторе, возникающие при высокой крутизне спада тока через прибор.В качестве силовых ключей в устройствемогут использоваться любые полупроводниковые или иные полностью управляемые ключи транзисторы, интегральные ключи посхеме Дарлингтона, двухоперационные тиристоры и т. д.) . формула изобретения1. Инвертор, содержащий силовые ключи,45управляющие электроды которых подсоединены к цепи коммутации, а силовые электроды ключей связаны с входными выводами и подключены к первичной обмотке выходного трансформатора, шунтированной конденсатором, отличающийся тем, что, с цельк повышения КПД и надежности, он снабжен датчиком тока конденсатора, выход которого через введенную цепь запирания связан с управляющими электродами силовых ключей, а вход связан с указанным конденсатором.2. Инвертор по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен двумя дополнительными конденсаторами, включенными последовательйо и подсоединенными параллельно упомянутому конденсатору, причем общая точка этих конденсаторов подсоединена к одному из од ыводо.3. Инвертор по п. 1, отличающийся тем, что указанная цепь запирания выполнена в виде диодов.4. Инвсртор по и. 1, отличающийся тем, что датчик тока конденсатора выполнен в виде моста, в котором два противоположных плеча образованы диодами, а два других конденсаторами. 5. Инвертор по п. 1, отличающийся тем, что датчик тока выполнен в виде трансформатора.6. Инвертор по п. 5, отличающийся тем, что первичная обмотка трансформатора включена через дополнительный конденсатор параллельно упомянутому конденсатору7. Инвертор по и. 5, отличающийся тем, что первичная обмотка трансформатора включена последовательно с конденсатором. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Ромаш Э. М. Транзисторные преобразователи в устройствах питания радиоэлектронной аппаратуры. М., Энергия,975, рис. 1 - 5. 2. Авторское свидетельство СССР Мо 52642, кл. Н 02 М 7537, 974.3. Моин В. С. и ЛаптеВ Н. Н. Стабилизированные транзисторные преобразователи. М., Энергия, 1972, с. 351, рис. 9 - 19 а.. Луго6 нев о коми 3 аушская город, у Проектная,и Редактор Д, 3 Заказ 2722/56 Со ста Техред О Тиран 8 ИПИ Государственно по делам изобретен Москва, Ж - 35, Р П П П Патент, г, УжКо рре Подпи а СССР ытий