Высокочастотный инвертор с широтно-импульсной модуляцией

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 924810(23) П риоритет 3 оеудароткххый комитет СССР ао делам хзабретеихх х открытии(53) УД 9(621.314. . 57(088.8) Опубликовано 30.04.82, Бюллетень М 16Дата опубликования описания 03.05.82 им3В. И. Тихонов, А. П, Пакидов, В. В. Авдеев и Е. А ПрокудинЛенинградский институт авиационного приборостро(54) ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ИНВЕРТОР С ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть исполь зовано во вторичных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры, а также в устройствах управляемого электропривода и автоматики. Известен транзисторный конвертор с естественной коммутацией, в котором . источники управления транзисторами инвертора выполнены в виде последователь 10 но-согласно соединенных выходных обмоток трансформаторов ведущего и ведомого генераторов, причем средняя точка вьтходных обмоток через встречно включенныйл диод и вывод одной из выходных обмоток через согласно выключенный диод и резистор присоединены к базе транзистора, а свободный вывод другой обмотки - к эмиттеру этого же транзистора.Использование такого источника уп равления транзисторами позволяет открьтвать транзистор инвертора от источника тока, а закрывать от источника наряже. ния, что приводит к снижению динамических потерь 11)Недостаток способа управления на повышенных частотах порядка нескольких сотен кГц заключается в повышенных динамических потерях.Наиболее близким к предлагаемому по своей технической сущности является инвертор, содержащий ключевые элементы, каждый из которых состоит из основного и вспомогательного транзисторов, соединенных по схеме составного транзистора, трансформатор, первичная обмотка которого соединена с ключевыми элементами, источники сигнала управления транзисторами, один из выводов каж дого из которых.соединетт с эмиттером соответствующего основного транзистора, а другой вывод - с базой вспомогательного транзистора 2Для насьпцения основных транзисторов вводится дополнительное сопротивление в цепь коллектора основного транзистора или используется дополнительный9248 источник сигнала управления транзисторами в виде трансформатора тока.Недостатком данного устройства является низкий КПД из-за наличия потерь в дополнительных элементах коллектор,ных цепей основных транзисторов. Кроме того, с повышением частоты коммутации транзисторов увеличиваются динамические потери на включение составного транзистора. 10Цель изобретения - повышение коэффициента полезного действия и получение жесткой выходной характеристики инвертора.5Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее ключевые элементы, каждый из которых состоит из основного и вспомогательного транзисторов, соединенных по схеме состав 20 ного транзистора, трансформатор, первичная обмотка которого соединена с ключевыми элементами, источники широтноо-модулированного сигнала управления транзисторами, один из выводов каждого25 из которых соединен с эмиттером соответствующего транзистора, введены дополнительные источники широтно-модулированного сигнала управления транзисторами, общая точка соединения выводов источников подключена к базе36 основного транзистора, а другой вывод к базе вспомогательного транзистора соответствующего ключевого элемента,Кроме того, каждый из источников широтно-модулированного сигнала управления выполнен в виде последовательно- согласно соединенных выходных обмоток трансформаторов ведущего и ведомого генераторов, причем средняя точка обмоток через встречно включенный диод и вывод одной из обмоток через согласно включенный диод и резистор образуют базовый вывод, а свободный вывод другой выходной обмотки является эмиттерным выводом источника широтно-модулированного сигнала управления.На чертеже представлена принципиальная электрическая схема инвертора.Высокочастотный инвертор с широтно- импульсной модуляцией содержит ключевые 5 Ц элементы, собранные по схеме составных транзисторов, состоящих из основных 1, 2 и вспомогательных 3, 4 транзисторов, трасформатор 5, первичная. обмотка которого соединена с ключевыми элементами, 55 а ко вторичной подключена нагрузка 6, источники 7 и 8 широтно-модулированно го сигнала управления и дополнительные 104источники 9 и 10 широтно-модулированного сигнала управления. Каждый источник широтно-модулированного сигнала управления может быть выполнен в виде последовательно-согласно соединенных выходных обмоток трансформаторов ведущего 11 и ведомого 12 генераторов, йричем средняя точка обмоток через встречно включенный диод 13 и вывод одной из обмоток через согласно вклк- ченный диод 14 и резистор 15 образуют базовый вывод, а свободный вывод другой обмотки эмиттерный вывод источника широтно-модулированного сигнала управления.Работа вспомогательного инвертора с широтно-импульсной модуляцией осуществляется следующим образом.Синфазный управляющий сигнал формируется источниками 7- 10 широтно- модулированного сигнала управления на переходы база - эмиттер основного 1(2) и вспомогательного .3 (4) транзисторов, к коллекторам которых подключена первичная обмотка трансформатора 5, ко вторичной обмотке которого подключена нагрузка 6. Из-оа разницы в коллекторных токах процесс включения вспомогательного трайзис тора происходит быстрее, чем основного. Таким образом, на этапе включения основного транзистора 1 осуществляется формирование его базового ,тока через вспомогательный транзистор 3, что приводит к снижению динамических потерь в .составном транзисторе. В установившемся режиме насышение основного транЗистора осуществляется в основном за счет источника 9 (10) широтно-моду лированного сигнала управления, что обеспечивает малую величину статических потерь, Выключение транзисторов связано с процессами рассасывания неосновных носителей в базе насыщенного транзистора, поэтому время коммутации, а следовательно, и время нахождения в насьпценном состоянии, определяется током нагрузки. Введение дополнительных источников широтно-модулированного сигнала управления транзисторами в виде последовательно-согласно соединенных обмоток цинсформаторов ведущего 11 и ведомого 12 генераторов, средняя точка которых через встречно включенный диод 13 и вывод одной Бэ обмоток через согласно включенный диод 14 и резистор 15 образуют базовый вывод, а свободный вывод другой обмотки - эмиттерный вывод, представлякицих собой на этапе рассасыванна источники напряжения, подключенные к переходам база - эмиттер основных и вспомогательных транзисторов, позволяет уменьшить влияние нагрузки на дпительность времени нахождения трап- % эистора в насыщенном состоянии и уве, личить жесткость внешней характеристики.Таким образом, формирование допынительного сигнала управления основным транзистором через вспомогательный трап-О зистор на этапе включения и насыщение основного транзистора от источника щиротнэ-модулированного сигнала унравления в установившемся режиме позволяют повысить КПД инвертора а сокращение 1 ф времени рассасывания неосновных носителей в базах транзисторов увеличить жесткость внешней характеристики,Использование высокочастотного инвертораимеющего широтно-импульсную мо дуляцию напряжения с частотой коммута ции транзисторов в коллекторе, позволило поднять КПД устройства путем снижения статических и динамических потерь в кол лекторной цепи ключевого элемента и но 25 лучить жесткую внешнюю характеристику преобразователя.ЗОформула изобретения1. Высокочастотный инвертор с широтно-импульсной модуляцией, содержащий ключевые элементы, каждый иэ которых состоит из основного и вспомогательного З транзисторов, соединенных по схеме составного транзистора, трансформатор, первичная обмотка которого соединена с ключевыми элементами, источники широтномодулированного сигнала управления транзисторами, один иэ выводов каждого иэкоторых соединен с эмиттером соответствующего основного транзистора, о т л ич а ю ш и й е я тем, что, с цатью повышения КПД, последовательно с каждымисточником введен дополнительный источник широтно-модулированного сигнала;соединения выводов источников подклю;чена к базе основного транзистора, адругой вывод к базе вспомогательноготранзистора соответствующего ключевогоэлемента.2, Инверторпоп. 1, отличающ и й с я тем, что, с целью полученияжесткой выходной характеристики инвертора, каждый иэ источников широтно-модулированного сигнала управления выполнен в виде последовательно-согласно соединенных выходных обмоток трансформаторов ведущего и ведомого генераторов,причем средняя точка выходных обмотокчерез встречно включенный диод и вывододной из выходных обмоток через согласно включенный диод и резистор образуютбазовый вывод, а свободный вывод другойвыходной обмотки является амиттернымвыводом источника широтнэ-модулированного сигнала управления.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР% 570170, кл. Н 02 М 7/537 1977.2. Коссов О. А. Усилители мощностина транзисторах в режиме переключений.М., фЗнергия, 1971, с. 115,каз 283 2 Тираж ВНИИПИ Государс по делам изоб 113035, Москва, 719 Подписно венного комитета СССР тений и открытийЖ, Раушская наб., д. 4/5 илиал ППП Патент", г. Ужгород, ул, Проектная