Инвертор

ДК 621. 3148(088.8) опубл 2) Авторы изобретени и . В.,Д; ГулыйПс,.кий.институтиЪщ 1 сти чес ко Радослав Юзефович Белчевски (ФЙР)с Киевский ордена Ленина политехжцрс им. 50-летия Великой Октябрьской соцреволюции 1) Заявител) ИНВЕРТО с присоелинением заявки Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в стабилизированных преобразователях напряжения с широт но-импульсным регулированием.По основному авт.св, М 741398 5 известно устройство, содержащее блок управления с трансформатором, выходом соединенным с управляющим входом каждого транзистора двухтактного усилителя мощности через последовательно соединенные базовыерезистор и диод, шунтированные обрат. но вклоченным диодом, причем коллектор транзистора связан с точкой соединения базовых резистора и диода через вспомогательный диод, при этом каждая пара соответствующих транзисторов двухтактного усилителя мощности снабжена дополнительнымг двухобмотоцным насыщающимся трансформатором, а каждая из этих обмоток включена последовательно со вспомогательным диодом, причем к одноимен 2ным электродам вспомогательных диодов этой пары подключены разноименныенонцы этих обмоток 11.Недостатком известного инвертора является низкий КПД из.-за значительных потерь мощности на базовых резис. торах, вызванных протеканием по ним тока намагничивания насыщающегося трансформатора,входящего в цепь нелинейной обратной связи. Твк как во время намагничивания напряжение на обмотке насыщающегося трансформатора имеет величину равную падению напряжения на переходе коллектор-база насыщенного транзистора и составляет около 0,5-0,7 В, то количество витков обмоток трансформатора насыщения - незначительное и ток намагници. вания имеет большую величину.Кроме того, время перемагничивания трансформатора насыщения в разные полупе. риоды - неодинаковое, так как падения напряжения на переходах коллектор-база различных насыщенных тран 3 1001394 4 зисторов отличаются по величине. Зто 1 тельного диода, вспомогательного приводит к появлению дополнительной" диода обратной связи и обмотки насыасимметрии в выходной напряжении, в щающегося трансформатора, шунтирует результате чего вбзникает подмагни- коллекторно .базовый переход транчивание магнитопровода силового транс. 5 эистора.Форматора, ведущее к увеличению тока Импульсы управления, поступаю- намагничивания в один из полупериодов щие на транзисторы 1, 2 и 3,4, вхо. и перегрузке силовых трансформаторов. дящие в разные стойки моста, нахоЦель изобретения - повышение КПД .дятся в противофазе. Формы импульсов инвертора и улучшение симметрии вы- О базового тока транзисторов 1,2 и 3,4 ходного напряжения. приведены на фиг,2 О -Ь . Между им- Поставленная цель достигается тем, пульсами. управления, поступающими что в инверторе последовательно с каж. со вторичных обмоток трансформаторов дой обмоткой насыщающегося транс и 8, имеется некоторый Фазовый сдвиг . Форматора введен диод, анод ко ( фиг.2 ). благодаря такому закону торого подсоединен к точке соеди- переключения т ранзисторов выходное нения базовых резистора и диода, напряжение инвертора имеет паузу а точка соединения его катода и на нуле (фиг.2 ж). Изменяя с помощью упомянутой обмотки подключена к системы управления величину Фазовоодному из концов введенного резис О го сдвига управляющих импульсов, мож тора, второй конец которого подклю- но осуществить широтно-импульсное чен к точке соединения обратно вклю- регулирование выходного напряжения. ценного диода и базового резистора. Для уменьшения времени включенияНа фиг.1 приведена принципиаль- транзисторов базовые резисторы и ба. ная схема инвертора; на фиг.2 25 зовые диоды зашунтированы обратно временные диаграммы, поясняющие его включенными запирающими диодами 31- работу. 34, которые включаются при появлеИнвертор состоит из ключевых нии на вторичной обмотке согласую- транзисторов 1-4 и выходного транс- щего трансформатора запирающего наформатора 5, включенного в диагональ 5 О пряжения,моста, образованного указанными тран- Так как процессы, происходящие при зисторами ко вторичной обмотке ко- переключении транзисторов 1,2 и 3,4торого подключено сопротивление на- идентичны, для объяснения работы грузки 6. Импульсы управления тран- инвертора рассмотрим процесс переэисторами .снимаются со вторичных ключения транзисторов 1-2. обмоток согласующих трансформаторов55Предположим, что в момент време и 8, входящих в оконечный каскад ни +О( фиг,2 а ) сердечник насыщающеблока управления, и через последова- гося трансформатора 21 в результате тельно соединенные базовые резисторы процессов, происходивших в предыду-12 и базовые диоды 1316 подаются щем полупериоде, находится в состоя 4 Она управляющие входы транзисторов нии отрицательного насыщения - Винвертора, К коллекторам каждогогде ВВ - индукция насыщения материа" транзистора подключены диоды 17-20, ла сердечника). В момент =о на втокоторые совместно с базовыми диода- ричной обмотке согласующего трансми 13-16, одной из обмоток насыща- форматора 7 появляется управляющее45ющихся трансформаторов 2 1 и 22 и до" напряжение с полярностью, которая полнительными диодами 23-26 образуют для транзистора 1 является отпираю- цепи нелинейной обратной евязи. Ре- щей. Транзистор 1 начинает отпираетзисторы 27-30 ограничивают ток пере- ся и по истечении времени+ф, которое магничивания насыщающихся трансфор- определяется частотными свойствами маторов 21 и 22, которые выполнены транзистора, переходит в состояние5 Она сердечнике в прямоугольной петлей насыщения. С момента Ьо начинается гистерезиса и имеют по две одинако-перемвгничивание сердечника насыщавые обмотки Ч 4 и Я 2, разноименными юще гася трансформатора из состояния концами включенные между однсимен--ВДв состояние+В, На интерваными выводами базовых диодов и вспо, ле перемагничивания индуктивное сомогательных диодов обратной связи, : , противление обмотки И 4 для всех гарЦепочка, состоящая из последовательно моник входного тока транзистора 1 соединенных базового диода, дополни- велико и в цепи резистора 27 и диодаИнвертор по гвт.св. Р 1 71398,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, 50с целью повышения КПД инвертора иулучшения симметрии выходного напряжения, последовательно с каждойобмоткой насыщающегося трансформатора введен диод, анод которого подсо 55единен к точке соединения базовыхрезисторов и диода, а точка соединения его катода и упомянутой обмоткиподключена к одному из концов введен-. 5 1001317 протекает .ток намагничивания сердечника, имеющий весьма малую величину. В это время диод 23 заперт, цепьнелинейной отрицательной обратнойсвязи оказываетсл разомкнутой, токбазы транзистора 1 равен входномутоку,Д 1(иг. 20 и транзистор 1 поддерживается в режиме насыщения. Приэтом напряжение между эмиттером иколлектором транзистора 1 равно ОО вкнцс,фиг. 23) . Транзистор 2 в инВтервале й О - 1 заперт отрицательным напряжением обмотки управлениятрансформатора 7 и напряжение наего коллекторе примерно равно напряжению источника питания Г 1,(:)иг.2 Е),Параметрынасыщающегося трансформатора 2 1 ( 22)выбраны так, что времяего перема гничивания из состояния 20,меньше длительности отпирающего импул ьс а тока ( фи г, 2 а ). В момент временисердечник трансформаторанасыщается, индуктивное сопротивление обмотки Я резко уменьшается,отпираются диоды 17 и 23 и начинаетдействовать цепь нелинейной отрицательной обратной связи. В результате ее действия ток базы транзистора з 0уменьшается до величины Эфйиг,2 а,а рабочая точка транзистора оказывается на границе области насыщения. Напряжение между эмиттером иколлектором при этом возрастает. довеличины О ,Фиг.2 Д). В интервалевремени 1 - с 2 благодаря действиюнелинейной отрицательной обратнойсвязи величина тока базы транзистора автоматически поддерживается такой, что транзистор находится на гра.нице активной области и области насыщения.8 таком режиме схема находитсядо момента времени , пока не произой дет смена полярности управляющих напряжений на вторичных обмотках трансформатора 7, Так как в результатедействия обратной связи транзистор1 к моменту 1 находится на границеобласти насыщения, то при появлениизапирающего напряжения уменьшение егоколлекторного тока начинается одновременно с увеличением тока коллектора транзистора 2, на базе которогодействует отпирающее напряжение,Следовательно, в интервале коммутации транзисторы 1 и 2 находятся вактивном режимеФиг.2 д, ж ). 9 6После запирания транзисторасердечник насыщающегося трансформатораперемагничивается из состояния (+Р)в состояние ( -В)под действием нампряжения, действующего на оэмотке 2,В дальнейшем процессы в инвертореповторяются,8 момент намагничивания к обмоткетрансформатора насыщения прикладывается разность напряжения на выходной обмотке согласующего трансформатора блока управления и паде-ния напряжения на переходе коллектор.эмиттер насыщенного транзистора. Врезультате количество витков обмотоктрансформатора насыщения увеличи- .вается и тем самым уменьшаетсл токнамагничивания.Учитывая, что сердечники в частности ферритовые) имеют петлю гистереэиса, отличнуюот идеально поямо-угольной, то для получения Фиксированного 1,резкого ) насыщения трансформаторов рекомендуется создатьток,намагничивания в несколько разпревышающий ток, соответствующийначалу горизонтального участка петли,Кроме того, если .выходное напряжение системы управления стабилизировано по амплитуде, время перемагничивания трансформаторов насыщения будет почти одинаковым, так как:разброс напряжений ЦуКнс,с на пере"ходах коллектор-эмиттер насыщенныхтранзисторов меньше сказывается навеличине напряжения перемагничивания, Благодаря этому достигаетсясимметрия выходного напряженияинвертора.Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повыситьКПД устройства и устранить. несимметрию выходного напряжения. Формула изобретения7 1001 ного резистора, второй конец которого подклочен к точке соединения обратно включенного диода и базового резистора. 394 8 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1Авторское свидетельство СССР Мф 74 1398, кл. Н 02 И 7/537; 1978.дписно 30 П "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна ли Тираж 6 ссуда рст венного делам изобретен Москва, Ж, Ра