Инвертор

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) ЗаЯвлено 040477 (21) 2468698/24-07 с присоединением заявки Мо Н 02 М 7/537 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий.57(088.8) Дата опубликования описания 250480 72) Авторизобретения А.А, Леонович(54) ИНВЕРТОР Изобретение относиФся к приборо-строению, в частности, к технике магнитной записи и может быть использовано в качестве преобразователянапряжения для питания радиоэлектронных устройств,Известны инверторы, содержащиекоммутирующий трансформатор и ключи,через которые крайние выводы первичной обмотки выходного трансформаторасоединены с одним иэ входных выводов источника питания,а другой выводисточника питания подключен к средней точке указанной обмотки (1) и (2)Их недостатком является относительио низкая надежность работы из-забольших динамических потерь в ключах, так как при запирании ключа напряжение на нем может достигатьудвоенной величины напряжения питания при практически неизменномбольшом значении индуктивного тока,предшестовавшим моменту переключенияинвертора.Известны инверторы, в которых. для 25уменьшения динамических потерь.в ключах нагрузка шунтирована конденсатором, а в базы транзисторов включеныцепочки, содержащие двухобмоточиыенасыщающиеся дроссели 3). Эффектив ность таких инверторов высокая при неизменной нагрузке, ухудшается при изменении ее параметровЦель изобретения является повышение надежности инвертора путем уменьшения потерь в ключах. Это достигается тем, что инвертор снабжен дополнительным двуквходовым элементом, соединенным своими входами через диоды с крайними выводаяи первичной обмотки выходного трансФорматора, а выходами - с первичной обмоткой коммутирующего трансформатора, Кроме того, двухвходовый элемент может быть выполнен в виде двухвходового триггера, выходы которого соединены с крайними выводами первичной обмотки коммутирующего трансформатора через резисторы, причем средняя точка первичной обмотки коммутирующего трансформатора соединена с одним из входных выводов, а общая точка триггера электрически связана с другим выводом источника питания инвертора, электрическая связь может быть осуществлена через диоды, соединенные с крайними выводами первичной обмотки выходного трансформатора, и через конденсатор - сосредней точкой первичной обмотки коммутирующего трансформатора.На фиг. 1 изображен предлагаемый ннвертор; на фиг. 2 - полумостовой вариант исполнения инвертора.Инвертор содержит ключи 1 и 2 и коммутирующий трансформатор 3. Нагрузка 4 инвертора выполнена в виде индуктйвного элемента. На фиг. 1 нагрузкой 4 является первичная обмотка силового трансформатора 5. Крайние выводы б и 7 нагрузки 4 соединены через ключи 1 и 2 с шиной 8 питания инвертора. 50 Инвертор снабжен дополнительным элементом 9 для переключения коммутирующего трансформатора 3, выпол ненным в виде триггера с двумя входами 10 и 11, соединенными через диоды 12 и 13 с крайними выводами б и 7 нагрузки 4, а выходами 14 и 15 - с первичной обмоткой коммути рующего трансформатора 3. Нагрузка 4 шунтирована конденсатором 16.Элемент 9 для переключения коммутирующего трансформатора 3 может быть выполнен в виде двухвходового р триггера на транзисторах 17 и 18, выходы 14 и 15 которого соединены с крайними выводами 19 и 20 первичной обмотки коммутирующего трансформатора 3 чер:.з резисторы 21 и 22, при этом средняя точка 23 первичной обмотки коммутирующего трансформатора 3 соединена с одной шиной 24 питания триггера 9 (она же является шиной питания инвертора), а вторая шина питания триггера 9 электричес- З 5 ки связана с шинами инвертора. В частности, эта связь осуществлена путем соединения шины питания,триггера 9 через диоды 25 и 26 с крайними выводами б и 7 нагрузки 4 и че рез конденсатор 27 - с шиной 24 питания инвертора. Инвертор имеет нходы 28 и 29 для работы в режиме синхронизации. Нагрузка 4 показана на чертежах со средним выводом. В мостовом варианте устройства средний. вывод не обязателен. Крайними выводами нагрузки 4. названы те выводы, при помощи которых она соединена со входами триггера 9 через .диоды 12 и 13Эквивалентом индуктивного элемента - нагрузки .4 может быть произвольная совокупность элементов, обладающая индуктивным характером. Диоды 25 и 26 вместе с конденсатором 27 представляют собой источник Я питания триггера 9. Инвертор работает следующим образом.В некоторый момент времени триггер 9 устанавливается в такое из двух возможных положений, при котором закрыт ключ 17 и открыт ключ 18. Соответственно на одной из первичных полуобмоток первичной обмотки коммутирующего трансформатора (выводь 1 23 и 20) и на его вторичной обмотке 30 появляется напряжение. Полярность обмотки 30 выбрана такой,при которой в рассматриваемый моментвремени ее сигналом открывался быключ 1 и закрывался бы ключ 2,При этом диод 12 включен в прямом направлении, и на вход 10 триггера 9 поступает внешний сигнал свывода б нагрузки 4, удерживающийдополнительно ключ 17 триггера 9 взапертом состоянии, диод 13 включен н обратном направлении, и навходе 11 триггера 9 внешний сигналотсутствует.Ключ 1 инвертора остается открытым.до момента насыщения коммутирующего трансформатора 3. С момента насыщения коммутирующего трансформатора 3 напряжение на его обмоткахравно нулю (ток.его первичной обмот-.ки при этом ограничен резистором 22),и все ключи инвертора оказываютсязакрытыми.Известно, что напряжение на конденсаторах не может мгновенно изменяться, поэтому напряжение на конденсаторе 27 в течение всего процесса запирания ключа 1 остается практически неизменным. Так как при этомпотенциал среднего вывода нагрузки4 фиксирован, то потенциал вывода бнагрузки 4 в течение всего временизапирания ключа 1 не изменяется и примерно равен потенциалу шины 8 питания инвертора, т, е. весь процессзапирания ключа 1 осуществлен н наиболее благоприятных для него условиях упри очень малом значении напряженияна ключе 1.После запирания ключа 1 происходит колебательный процесс в контуре, образованном индуктивностью нагрузки 4 и емкостью конденсатора 16.Этот процесс заключается н том, чтоконденсатор 16 разряжается, а затемперезаряжается, в результате чегонапряжение на закрытом ключе 1 достигает примерно удвоенного значениянапряжения питания инвертора, а напряжение на закрытом ключе 2 уменьшается примерно до нуля, и наступает момент, когда, потенциал вывода 7 нагрузки 4 оказйвается запирающим для клю-.ча 18 триггера 9В этот момент диод13 оказывается включенным в прямомнаправлении и ключ 18 триггера 9 за-.пирается, т; е, происходит переключение триггера 9. К моменту йереклю фчения триггера 9 на его втором входе10 отсутствует внешний сигнал, таккак на выходе б нагрузки 4 имеется высокое напряжение, и диод 12 включенв обратном направлении.В результате переключения триггера 9 первая полуобмотка (выводы 23и 20) коммутирующего трансформатора 3 отключена (ключ 18 закрыт),а ко второй его полуобмотке (выводы 23 и 19) приложено напряжение.Соответственно на вторичной обмотке 30 появилось напряжение обратно 729787го знака по отношению к имевшемусяранее. Этим напряжением дополнительно запирается уже закрытый ключ 1 и,отпирается ключ 2, на котором в этотмомент напряжение примерно равнонулю, эти условия, наиболее благоприятные для отпирания ключа. Дальше процессы повторяются аналогичноописанным.Таким образом, и запирание иотпирание ключей инвертора осуществлено при очень низком напряжениина них, благодаря чему практическиполностью исключены динамические потери, имеющиеся в известном устройстве, т. е, устранен его недостатокповышена надежность. 15Так как переключение каждого ключапроисходит раздельно (сперва - запирание одного ключа, потом - отпирание другого ключа) и только при низком напряжении на нем, то, во-первыхот изменения параметров нагрузки -практически не увеличиваются динамические потери в ключах и, во-вторых,полностью исключены.сквозные токи, являющиеся также существенным 25недостатком ряда аналогичных известных устройств, снижающих их надежностьКроме того, наличие конденсатора16 позволило устранить коммутационные перенапряжения на ключах и темсамьм дополнительно повысить надежность устройства.Описанный режим работы инвертора - автоколебательный. В режимеработы с внешним возбуждением ключи 351 фи 2 инвертора поочередно запираются короткими импульсами внешнегогенератора, поступающими на входы28 и. 29 инвертора.В полумостовом варианте исполне Ония (см, фиг. 2) первичная обмотка4 силового трансформатора 5 выполнена со средним выводом, Крайний вывод 6 этой обмотки не соединен сключами, но соединен через диод 12со входом 10 триггера 9; крайнийвывод 7,соединен через ключ 2 с шиной 8 питания инвертора и через ключ1 - с шиной 24 питания инвертора.При работе инвертора напряжение наключах 1 и 2 не превышает величийынапряжения питания инвертора,Соединение одной из шин питаниятриггера 9 через диоды 25 и 26 скрайними выводами б и 7 нагрузки4 через конденсатор 27 - с шиной 5524 питания инвертора позволило рас-.ширить область применения инвертора,в частности, применить его в качестве регулируемого с неполностьюоткрывающимися ключами 1 и 2. 60Технико-экономический эффект отприменения предлагаемого устройства заключается в том, что один из основных показателей надежности коэфФициент нагрузки по пиковой мощности ключей инвертора улучшен в 10 раз в инверторе, разработанном на напряжение питания 20 В при индуктивном токе выключения ключей, равном 1 А. При повышении напряжения питания инвертора эффективность предлагаемого устройства повышается.Формула изобретения1. Инвертор, содержащий коммутирующий трансФорматор и ключи, черезкоторые крайние выводы первичной обмотки выходного трансформатора соединены с одним из входных выводовдля источника питания, другой иэ которых подключен к средней точке указанной обмотки, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен дополнительным двухвходовым элементом,соединенным своими входами черездиоды с крайними выводами первичнойобмотки выходного трансформатора, авыходами - с первичной обмоткой коммутирующего трансформатора.2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, чтодвухвходовый элемент выполнен в виде двухвхоцового триггера, выходы которого соединены с крайними выводами первичной обмоткй коммутирующего трансформатора через резисторы, причем средняя точка первичной обмотки коммутирующего трансформатора соединена содним нз входных выводов, а общаяточка триггера электрически связанас другим выводом источника питанияинвертора.3. Устройство по и. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюрасширения области применения, электрическая связь, осуществлена черездиоды, которые соединены с крайнимивыводами первичной обмотки выходного трансформатора, и через конденсатор - со средней точкой первичнойобмотки коммутирующего трансформатора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Ромаш Э.МТранзисторные преобразователи в устройствах питаниярадиоэлектронной аппаратуры. М.,Энергияф, 1975, с10, рис. 1-6 а,б729787 фри Тирам 7 одлисное ЦНИИПИ Закан 1323/51 Филиал ППП Патент Уигород, ул. Проектная,