Регулируемый транзисторный инвертор

в с ". .ьеОЩ,ЯОФ 1 ц.фп (1 кйЯОП ИИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРесйублик(51)М, К,Н 02 М 7/537 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(53) УДК б 21. 314, . 58 (088, 8) Дата опубликования описания 2510.79(72) Авторы ИЗОб ЕТЕНИЯ В. В. Авдеев, А. П. Пакидов и В, ф. худяков Ленинградский институт авиационного приборостроения(54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ТРАНЗИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к преобразователям,выполненным на полупроводниковых приборах с управляющим электродом, и может быть использовано во вторичных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры, атакже в устройствах управляемогоэлектропривода и автоматики,Известно устройство для широтноимпульсяой модуляции, состоящее издвух генераторов - задающего и ведомого. Синхронизация ведомого генера-тора осуществляется через магнитныйусилитель (МУ), а выходное напряжение получается при суммировании напряжений с обоих генераторов иможет регулироваться за счет изменения напряжения управления МУ, т.е.фазового сдвига между выходными напряжениями генераторов (1. Основньм недостатком такого устройства,работающего на относительно низкихчастотах, является наличие МУ, котррый инерционен, а также снижаетКПД преобразователя иэ-эа наличиядополнительных потерь в цепях сме.щения,Известен также быстродействующийтранзисторный инвертор с ШИМ, содержащий также задающий и ведомый генераторы на транзисторах и имею. - щий регулируемое выходное напряжение, получаемое эа счет фазового сдвига. Изменение фазового угла реализовано на эффекте эадержки выхода транзистора иэ насыщения в активную область, обусловленного их инерционностью. Однако применение такого устройства ограничено высокими частотами, когда половина периода инвертируемого напряжения сравнима и близка по длительности с постоянной времени рассасывания избыточных носителей иэ базовых областей транзисторов ведомого генератора 2,Наиболее близким к иэобретевию по технической сущностй и достигаемому результату является регулируемый транзисторный иивертор, содержалий .подключенные к входным выводам самовоэ" буждающийся задающий генератор с трансформатором, имеющим выходную и сннхрониэирующие обмотки, и ведомый генератор с трансформатором, имеющим обмотки положительной обратной связи и выходную обмотку, баэовые диоды и резисторы, конденсатор и регулирующий элемент, причем каждый базовый ДИОД ОДНИМ КОНЦСМ Через базовый резистор и одНу иэ обмоток положительной обратной связи подключеН к баэ,транзистора ведомого генератора, авыходные обмотки упомянутых генераторов соединены последовательно 3Фазовый сдвиг осуществляется засчет изменения времени перезарядаконденсатора с помощью регулирующего элемента. Базовые диоды исключаютвозможность разряда конденсатора через базовые резисторы. 10Недостатком инвертора являютсяповышенные динамические потери засчет сквозных токов.Цель изобретения - повышениеКПД. 15Это достигается тем, что в регулируемом инверторе, содержащем подключенные к входным выводам самовозбуждающийся задающий генератор странсформатором, имеющим выходнуюи синхронизирующие обмотки и ведомыйгенератор с трансформатором, имеющимобмотки положительной обратной связи и выходную обмотку, базовыедиоды и резисторы, конденсатор и регулирующий элемент, причем каждый 25базовый диод одним концом через базовый.резистор и одну из,обмоток положительной обратной связиподключенк базе транзистора ведомого генератора, а выходные Обмотки упомянутых ЗОгенераторов соединены последователь-,но, каждый дополнительный резисторподсоединеН параллельно базовому диоду другой конец базового диода подсоединен к одному из крайних выводов 35синхрониэирующей обмотки, а каждыйиз упомянутых конденсаторов однимвыводом подсоединен к общей точкесоединения базовых диода и резистора, а другим связан со средним выводам синхронизирующей обмотки и регулирующим элементом. При этом упомянутые другие выводы конденсаторовмогут быть непосредственна подключенык среднему выводу синхрониэирующейобмотки и через регулирующий элементсоединен с соответствующим выходнымвыводом или упомянутые другие выво-.ды конденсаторов подсоединены к крайним выводам обмотки дополнительно введенного трансформатора, средний вывод которойсвязан со средним выводом синхронизирующей обмотки исоответствующим входным выводом, адругая обмотка этого трансформатораподсоеднена к регулирующему элементу, 1 .,Введение резистора, дополнительйого конденсатора и трансформатораразвязки вместе с изменениями некоторых связей между элементами поз:воляет повысить КПД инвертора и осуществить гальваническую развязку це 11 ей питания и управления.На фиг, 1 представлена принципиальная схема регулируемоготранзистор-б наго инвертара на Фиг, 2 - времен. ные диаграммы.Регулируемый транзисторный инвер" тор,включает задающий генератор 1, трансформатор 2 задающего генератора, выходную обмотку 3 трансформатора задающего генератора, синхрониэирующую обмотку 4, транзисторы 5 и б ведомого генератора, трансформатор 7 ведомого генератора, выходную обмотку 8 трансформатора ведомого генератора, обмотки 9 и 10 обратной связи, нагрузку 11,базовые диоды 12 и 13,базовые ре" зисторы 14 и 15, конденсаторы 16 и 17,регулирующиий элемент 18,дополнительные резисторы 19 и 20.Инвертор выполнен по схеме с вольтодобавочным устройством на перемен" нам токе и с регулируемьм выходным напряжением за счеж фазового управления. Он состоит иэ задающего и ведомога генераторов 1 и 2, последний иэ которых включает транзисторы 5, б и трансформатор 7 с выходной обмоткой 8 и обмотками 9 и 10 обратной связи. Задающий генератор содержит трансформатор 2 с выходной и синхронизирующей обмотками 3 и 4, К цепи управления ведомым генератором принадлежат базовые диады 12 и 13 и резисторы 14 и 15, дополнительные резисторы 19 и 20, койденсаторы 16 и 17 и регулирующий элемент 18. Синхраниэирующая обмотка 4 подключена к базам транзисторов 5 и б через базовые диады 12, 13, резисторы 14 и 15 и обмотки 9 и 10 обратной связи, а также одновременно через регули" рующий элемент 18 - к общему выводу транзисторов, базовые диоды 12 и 13 эашунтированы дополнительными резисторами 19 и 20, Выходные обмотки 3, 8 (зашунтированы) трансформаторов 2, 7 соединены последовательно и подключены к нагрузке 11.При работе инвертора задающий генератор 1 вырабатывает переменное напряжение прямоугольной Формы Ц снимаемое с выходкой обмотки 3 и синхронизирующей обмотки 4. Этот генератор может быть собран по схеме генератора Ройера с самовоэбуждением. Тактовые импульсы с синхрониэирующей обмотки 4 поступают на цепи управления транзисторами 5, б ведомого ген ератора, а напряжение, снимаемое с трансформатора 7 и подаваемое на на" грузку 11 с выходной обмотки 8 оказывается сдвинуться по фазе на угол управления 8 относительно П 3. Суммарное напряжение У представляет собой модулированные по.ширине прямоугольные импульсы, длительность которых можно регулировать, изменяя угол управления дРассмотрим процессы управления фазой в ведомом генераторе. Пусть тран-.зистор 5 открыт, а транзистор. 6 за 693523крыт. Напряжение с обмотки 9 обрат"ной связи и сиихронизируюшей обмотки 4 являются отпирающнми для транзистора 5, а с обмоток 1 О и 4 - запирающими для таннэистора б, Базовый ток в транзисторе 5 протекает 5по цепи: обмотка 4, базовый диод 12,базовый резистор 14, обмотка 9, транистор 5, регулирующий элемент 18,онденсатор 16 заряжен и имеет напряжение со знаком на обшей тачке с эле- омента 18, а со знаком -- на общейточке с генератора 1 и резистора 19.нПри изменении полярности напряжениена обмотке 4 заирается базовый диод 12 и базовый ток протекает ужепо конденсатору, т.е. по цепи; резистор 14, обмотка 9, транзистор 5,регулирующий элемент 18, конденсатор 16. Этот ток являтся разряжающим для конденсатора, который дополнительно разряжается через до,полнительный резистор 19 и синхранизирующую обмотку 4. Напряжение наконденсаторе Б падает и в какой-тамомент времени когда транзистор 5выйдет иэ насыщения, начинается процесс релаксации и ведомый гечераторопрокидывается, т.е. транзистор 5закрывается, а транзистор б открывается, Процесс опрокидывания схемыпроисходит при определенном напряжении на конденсаторе 16 и зависитот сопротивления цепи и соотношениянапряжеиий на обмотке 9 обратной связи и синхронизирующей обмотке 4Предположим, чтопроцесс релаксации 35начинается при нулевом напряжениина конденсаторе 16, До тех пор, покаполярность на обмотке 4 остаетсязапирающей для транзистора 5, конденсатор 16 перезаряжается, При последу Оющей смене полярности управляющегонапряжения конденсатор 16 мгновеннозаряжается через базовый диод 12,так как сопротивление в этой цепинезначительно. Отпирание транзистора 5 в этом случае произойти не может, так как напряжение, снимаемоЕс обмотки обратной связи 9, являетсядля него запирающим. Ведомый генератор остается в таком положении, покав другом плече разряжается конденсатор 17. При выходе из насыщения транзистора б изменяется полярность найряжения на обмотке 9 и также, какна обмотке 4, становится отпирающейдля транзистора 5, Схема возвращается в исходное положение. В цепях управления транзистора б процессы происходят аналогично, но в противофазе. Изменяя величину сопротивлениярегулирукщего элемента, можно воздей Оствовать на скорость спада напряженияна конденсаторах и осуществлять регулировку угла управления Е и напряжения на нагрузке, Пунктиром показанслучай, когда 8В 6 Исключение сквозных токов и повышение КПД устройства осуществляется благодаря тому, что включение закрытого транзистора происходит только после выхода из насыщения открытога транзистора.На фиг. 3 приведена принципиальная схема инвертора, в котором гальванически связаны цепи питания и управления, Это устройство включает трансформатор 21 с обмотками 22 и 23.На фиг. 4 показаны временные диа- граммы.Регулирующий элемент 18 включен последовательно с конденсаторами 16, 7 через трансформатор 21 эа счет включения входных обмоток 22 23 и цепи перезаряда этих емкостейРабота устройства происходит аналогичнор эа исключением тот о е чтО регулирующий элемент 18 Вводится в цепь перезаряда конденсаторов 16, 17, поэтому их заряд не может происходить мгновенно, а величина напряжения на этих конденсаторах при заряде зависит от величины сопротивления регулирующего элемента 18, Характер изменения напряжения 0 зависит от сопротивления 18 и с уменьшением его конденсаторы 16, 17 заряжаются до большого напряжения и угол управления 8 увеличивается(на Фиг. 4 показано пунктиром 1 а )д .Предлагаемое устройство может быть выполнена по мостовой и другим известным схемам, как однофаэным, так и многофаэньщ.Формула изобретения 1. Регулируемый транзисторный инвертор, содержащий годключенные ко входным выводам самовоэбуждающийся задающий генератор с трансформатором, имеющим выходную и синхрониэирующую обмотки и ведомый генератор с трансформатором, имекщим обмотки положительной обратной связи и выходную обмотку, базовые диоды и резисторы, конденсатор и регулирующий элемент, причем каждый базовый диод одним концом через базовый резистор й одну из обмоток положительной обратной связи подклюЧен к базе транзистора ведомого генератора, а выходные обмотки упомянутых генераторов соединены последовательно, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения КПД, ведомый генератор снабжен дополнительными резисторами и конденсатором, каждый дополнительный резистор подсоединен параллельно базовому диоду, другой .конец базового диода подсоединен к одному из крайних выводов синхрониэирующей обмотки, а каждый иэ упомянутых конденсаторов одним выводом нод693523 11 соединен к общей точке соединениябазовых диода и резистора, а другимсвязан со средним выводом синхронизирующей обмотки, и регулирующимэлементом. Инвертор по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что упомянутые другие выводы конденсаторов непосредственно подключены к среднему выводу синхронизирующей обмотки и через регулирующий элемент соединены с соответствующим входным выводом.3, Инвертор по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что упомянутые другие выводы конденсаторов подсоединены к крайним выводам обмотки дополнительно введенного трансформатора, средний вывод которой связан со средним выводом синхронизирующей обмот-ки и соответствующим входным выводом, а другая обмотка этого трансформатора подсоединена к регулирующему элементу.Источники информации,.принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 131791, кл, Н 02 М 7/537, 1959.2. Авторское свидетельство СССРР 545054, кл. Н 02 М 7/537, 1974.3. Патент США Р 3031629,кл. 31-113,. 1962,69 352 3 ставитель Г, Огхред С.Мигай. ор А. Морозов Тираж 857 11 НИИПИ Государственно ло делам изобретен 113335, Москва, Ж 35 рПодписноемитета СССРоткрытийкая наб., д. 4/5 Ужгород иал ППП Патен тная, 4 Заказ оо 413/51 ойау 1 в Корректор А. Гриценко