Транзисторный инвертор с широтноимпульсной модуляцией

(51) М 02 М 7/5 с присоединением заявки гасударственные яоиятет СССР во делам яеобретеняя и отяритнй3) Приоритет Опубликовано 05.11.79. Бюллетень М 41 53) УДК 621.31 .58 (088.8) та опубликования описания 10.11,79(54) трАнзисторный инвн тор с широтно-имМОДУЛЯМИ ЕЙ Изобретение относится к преобразовательной технике, к преобразователям,.выполненным на полупроводниковых приборах с управляющим электродом и можетбыть использовано во вторичных источни 5ках питания радиоэлектронной аппаратуры,в управляемых электроприводах и в автоматике,Известен источник питания, выполненный на двух транзисторных инверторах,собранных по двухтактной схеме с самовозбуждением 1 , Один из инверторовсинхронизируется напряжением другогоинвертора путем включения синхронизирующей обмотки в базовые цепи его транзисторов, причем управление фазой выходного напряжения вспомогательного инвертора осуществляется путем изменения постоянной времени перезаряда кондеисатора, включенного через управляющий резистор и базовые обмотки выходного трансформатора в цепь обмотки синхронизации.Недостатком этого устройства являетсяего сложность, обусловленная применением трех дополнительных групп диодов,обеспечивающих процесс .перезаряда конденсатора, а также низкий КПД из-задополнительных потерь от сквозных токов,Известен транзисторный инвертор,позволяющий осуществлять широтно-импульсную модуляцию за счет регулировкивыходного напряжении, при этом данныйинвертор работает на высоких частотахи не имеет сквозных токов 2,Недостатком устройства является малый диапазон модуляции выходного напряженна на повышенных частотах. Недостаток обусловлен тем, что при увеличении длительности задержки уменьшаетсадлительность насьпцающего транзистор импульса; что при експотенциальном законенарастания заряда приводит к уменьшениюстепени насыщения транзистора и ограничивает увеличение задержки.Наиболее близким по технической сущности является транзисторный инверторс широтно-импульсной модуляцией, содержащий генератор прямоугольного напряженин и ведомый двухтактпый генератор с выходными трансформаторами, выходные обмотки которых соединены последовательно, а каждая синхронизирующая обмотка генератора прямоугольного напряжения 5 связана с управляющим переходом соответствующего транзистора ведомого генератора через базовую обмотку этого генератора и общий регулирующий элемент и реактивный элемента 31,Однако этот инвертор позволяет обеспечивать щирокий диапазон модуляции только на низких частотах порядка десятков и сотен герц, При использовании таких инверторов возникает задача получения выпрямленного напряжения. Поэтому в данном случае целесообразно использовать такие инверторы на высоких частотах, так как в этом случае уменьшаются габариты выходных трансформаторов.20Целью изобретения является обеспечение работы инвертора на высоких частотах.Эта достигается тем, что предложен 25 ный транзисторный инвертор, содержащий генератор прямоугольного напряжения и ведомый двухтактный генератор с выходными трансформаторами, выходные обмотки которых соединены последовательно,30 а каждая синхронизирующая обмотка, генератора прямоугольного напряжения связана с управляющим переходом соответствующего транзистора ведомого генератора чеоез базовую обмотку этого генератора и общий регулирующий элемент и реактивный элемент, который связан с управляющим элементом, образуя корректирующую цепь. При этом реактивный элемент может быть выполнен либо в ви О де конденсатора подключенного параллельно управляющему элементу либо в виде трансформатора через первичные полуобмотки которого синхронизирующие обмотки подключены к управляющим переходам транзисторов ведомого автогенератора, а управляющий элемент включен в цепь вторичной обмотки этого трансформатора.Наличие корректирующей цепи позволяет изменять форму базового тока транзисторов таким образом, чтобы, в зависимости от типа реактивного элемента, происходило более быстрое установление избыточного заряда в базе при накоплении реактивной энергии элементом, или менее интенсивное рассасывание накопленного заряда при расходовании энергии реактивного элемента. В первом случае реактивный элемент позволяет форсировать насыщение транзистора, во втором -демпфирует процесс рассасывания.Последовательное согласное включение нагрузочных обмоток выходных трансформаторов приводит к уменьщению токаколлектора выключаемого транзисторана интервале задержки и уменьшению величины граничного заряда насыщения, таккак при таком включении нагрузочныхобмоток ток в нагрузке на интервале задержки не протекает, Управление задержкой происходит в режиме холостого хода ведомого автогенератора, что при техже параметрах сигналов управления даетбольщую чувствительность схемы к управляющему воздействию.На фиг. 1, схематически изображенпредложенный инвертор:1 - генератор прямоугольного напряжения, 2 - ведомый двухтактный автогенератор, 3,4 - выходные трансформаторыгенератора прямоугольного напряженияи ведомого автогенератора, 5,6 - базовые обмотки выходного трансформатораведомого автогенератора, 7,8 - синхронизируюшие обмотки ведомого автогенератора, 9, 10 - транзисторы ведомогоавтогенератора, 11, 12 - выходные обмотки трансформаторов, 13 - нагрузка,14 - управляющий элемент, 15 - конденсатор,Работа инвертора осуществляется всоответствии с временными диаграммами(фиг. 2). Источник прямоугольного напряжения 1 вырабатывает переменноенапряжение прямоугольной формы 7снимаемое с обмотки 11 и синхронизируюших обмоток 7,8, С синхронизяруюшихобмоток напряжение поступает на базовыепереходы. транзисторов 9, 10 ведомогоавтогенератора, осуществляя его синхронизацию. Выходное напряжение автогенератора 2, снимаемое с обмотки 12 Уи базовых обмоток 5,6 повторяет формунапряжения источника 1, но сдвинуто пофазе на время задержки переключениятранзисторов 9, 10. Суммарное напряжение У представляет собой последовательность знакопеременных, модулированныхпо ширине импульсов, длительность которых зависит от времени задержки переключения транзисторов 9, 10 связанного с временем рассасывания избыточного заряда в базе насыщенных транзисторов. Ток в нагрузке 13 и в коллекторных цепях транзисторов 9, 1 0 при согласном включении обмоток 11, 12 протекает только на интервалах совпадения696586 10 полярности напряжений источника 1 и автогенератора 2, На интервале задержки выходного напряжения автогенератора 2 ток в нагрузке отсутствует, а коллекторный ток транзисторов 9, 10 уменьшает ся до величины тока холостого хода трансформатора 4. Соответственно уменьщается величина граничного заряда базы и возрастает избыточный заряд неосновных носителей базы открытого транзистора.Таким образом формирование задержки осуществляется при малых значениях граничного заряда, что позволяет повысить чувствительность схемы и исключить влияние нагрузки на процесс модуляции.15 Управление задержкой переключения транзисторов осуществляется регулированием режимов насыщения и рассасывания заряда базы открытого транзистора. Напряже 20 ние управления транзисторов 9, 10, сни-, маемое с обмоток 5, 7 и 6, 8 соответ ственно, повторяет по форме напряжение нагрузки, но имеет меньшую амплитуду.Рассмотрим процессы в схеме, начиная25 с момента отпирания транзистора 90 тпираюшее напряжение обмоток 5,7 приводит к форсированному насыщению транзистора током конденсатора и быстрому установлению избыточного заряда ЯУстановивщееся значение избыточного заряда определяется активной составляющей базового тока, протекающего через резистор 14, С изменения полярности синхронизируюшегонапряжения 7 начи 1 35 нается процесс рассасывания избыточного заряда под действием разности напряжений на обмотках 5, 7, энергии запасенной конденсатором и рекомбинации носителей в объеме базы, При достижении зарядом граничного значения транзистор 9 выходит из насыщения и запирается, что приводит к изменению полярности выходного напряжения автогенератора 2 и оптиранию транзистора 10. В дальнейшем про цессы периодически повторяются. Расширение диапазона модуляции происходит за счет форсированного пасьицения транзисторов ведомого автогенера тора током заряда конденсатора и исключения зависимости величины избыточного заряда от длительности насышаюшего импульса, Годыщение чувствительности присогласном включении обмоток в цепи нагрузки происходит в результате уменьщения тока коллектора открытого транзистора на интервале задержки, что приводитк скачкообразному увеличению избыточного заряда за счет уменьшения граничйого значения заряда насыщения,На фиг, 3 представлена принципиальная схема инвертора, в которой для расщирения диапазона модуляции использована индуктивность намагничивающегоконтура трансформатора 16, 17, 18 -первичные полуобмотки трансформатора17, 18 19 - вторичная обмотка трансформатора 19.Синхронизирующие обмотки 7,8 ведомого автогенератора 2 подключены к общей шине транзисторов 9, 10 через первичные полуобмотки 17, 19 трансформатора 16. Управляющий элемент 14 включен в цепь вторичной обмотки 19 трансформатора 16.Работа этого устройства отличаетсятем, что отпирание транзистора не форсируется, а расширение диапазона модуляции происходит за счет замедления процесса рассасывания накопленного избыточного заряда при смене полярности синхронизируюшего напряжения, Ток в базеоткрытого транзистора не меняет своегознака, а протекает в прежнем направлении,убывая по закону спадания тока в индуктивности, и поддерживает избыточный заряд, убывающий за счет рекомбинации,Устройство может быть выполнено надвухтактном автогеператоре, собранномпо лучевой, мостовой и другим известнымсхемам, как однофазным, так и многофазным. Формула изобретения 1. Транзисторный инвертор с щиротноимпульсной модуляцией, содержащий генератор прямоугольного напряжения и ведомый двухтактный генератор с выходными трансформаторами выходные обмотки которых соединены последовательно, а каждая синхронизируюшая обмотка генератора прямоугольного напряжения связана с управляюнпм переходом соответствующего транзистора ведомого генератора через базовую обмотку этого генератора и общий регулируюцщй элемент, И реактивный элемент, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения работы инвертора на высоких частотах, реактивный элемент связан с управляющим элементом образуя корректирующую цепь.2, Транзисторный инвертор по п. 1, отлич аюшийся тем,что, реактивный элемент выполнен в виде конденсатора, подключенного параллельно управляющему элементу.3. Транзисторный инвертор по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, реактивный элемент выполнен в виде трансфор матора, через первичные полуобмотки которого синхронизирующие обмотки подключены к управляющим переходам транзис . тс ров ведомого автогенератора, а управляющий элемент включен в цепь вторичной обмотки этого трансформатора. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент СЩА3031629,кл Л 31-1 1;3 1 962.2. Авторское свидетельство СССР545054, кл. Н 02 М 7/537 1974.3. Авторское свидетельство СССРао заявке2519407/07,кл, Н 02 М 7/537, 1977,696586 Ьг Фиг.5Составитель Г. Огневактор Н. Алышева Техуед Л. Алферова Корректор Г, Назаров Подписноекомитета СССРоткрытийская наб., д. 4/5 789/56 Тираж 857 ЦНИИПИ Государственногопо делам изобретений и 35, Москва, Ж, Раув Зак 1130 ал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектна