Инвертор

ОП ИГРАНИ ЕИЗОБРЕТЕН ИЯЛвГОЛОСКОМ САЙИДЕГЛ 1 вСГУ 1 н 741398 Союз СоветскихСоЦиалистическихРеспублик(72) Авторы изобретения Киевский ордена Ленина политехнический институтимени 50-детия Великой, Октябрьской социалистическойреволюции(54) ИНВЕРТОР Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в частности в стабилизированных преобразователях напряжения с широтно- импульсным регулированием.Известен инвертор напряжения, в5 котором для устранении режима "сквозных токов", обусловленного. эффектом рассасывания избыточного заряда в базах закрываемых транзисторов, используются10 насыщенные транзисторные ключи с нелинейной отрицательной обратной связью по току, причем в ненасыщенный режим ключи переводятся перед переключением транзисторов силовой части инвертора Ц.15Однако данный инвертор не может быть использован при широтно-импульсном регулировании с изменяющейся паузой на нуле. Кроме этого массо-габаритные показатели дополнительного трансформатора и дросселя достаточно велики.Известен также инвертор, который содержит блок управления с трансформаторным выходом соединенный с управляющим входом каждого транзистора дэухтактного усилителя мощности через последо вательно соединенные базовые резистор и диод, шунтированные обратно включенным диодом, причем коллектор транзис тора связан с точкой соединения базовых резистора и диода через вспомогательный диод. Вспомогательный диод поддерЖивает транзисторы инвертора в ненасыщенном режиме 21.Недостатком известной схемы являет ся увеличенное падение напряжения между коллектором и эмиттером открытого транзистора по сравнению с падением напря жения между указанными электродами в режиме насыщения, что связано с работой транзистора в активной области.Вследствие этого, статические потери мощности от открытом т анзисторе возрастают и снижается КГ.Л инвертора.Пель изобретения - повышение КПДинвертора.Эта цель достигается тем, то инвер тор, содержащий блок управления с тран1 О 15 20 сформаторным выходом соединенным суправляющим вхопом каждого транзистора двухтактного усилителя мощности через последовательно соепиненные базовые резистор и диод, шунтированные обратным диодом, причем коллектор транзистора связан с точкой соединения базовых резистора и диода через вспомогательный.диод, а каждая пара соответствующих транзисторов двухтактногоусилителя мощности снабжена дополнительным двухобмоточным насыщающимся трансформатором, каждая из этихобмоток включена последовательно совспомогательным диодом, причем к одноименным электродам вспомогательныхдиодов этой пары подключены разноименные концы этих обмоток,На фиг, 1 приведена .принципиальнаясхема инвертора; на фиг. 2 (а,б,в,г,д,е,ж) - временные диаграммы, поясняющие его работу. Инвертор состоит из ключевых транзисторов 1-4, выходного трансформатора 5, включенного в диагональ моста, образованного укаэанными транзисторами, ко вторичной обмотке которого подключено сопротивление нагрузки .6, Импульсы управления транзисторами снимаются со вторичных обмоток согласующих трансформаторов 7-8, входящих в оконечный каскад блока управления и через последовательно соединенные ограничивающие резисторы 9 12 и базовые диоды 13-16 подаются в базовые цепи транзисторов инвертора. К коллектору каждого транзистора подключен диод 17-20, который совместно с базовым диопом и одной из обмоток насыщающегося трансформатора 21-22 образуют цепь нелинейной обратной связи по току. Насыщающийся трансформатор 21-22 выполнен на сердечнике с прямоугольной петлей гистерезиса и имеет пве одинаковые обмотки %/ 1,Ю 2, которые разноименными концами включены между одноименными выводами базовых диодов и диодов обратной связи, Таким образом цепочка, состоящая из последовательно соединенных базового диода, диода обрат ной связи и обмотки насыщающегося тран сформатора шунтирует коллекторно-базовый переход транзистора.Импульсы управления, поступающие на транзисторы 1-2 и 3-4, входящие в разные стойки, находятся в противофазе, Формы импульсов базового тока транзисторов 1-2 и 34 приведены на фиг. 25 30 35 40 45 50 55 2 а, б, в, г, Между импульсами управления, поступаюц 1 ими со вторичных обмоток трансформаторов 7 и 8 имеется некоторый фазовый сдвиг Ч (фиг. 2), Благодаря такому закону переключения транзисторов выходное напряжение инвертора имеет паузу на нуле (фиг, 2, ж). Изменяя с помощью системы управления величину фазового сдвига управляющих импульсов можно осуществлять широтно-импульсноерегулирование выходного напряжения, Дляуменьшения времени выключения транзистора ограничивающий резистор и базовыйпиоп зашунтированы обратно включеннымзапирающим диопом 23; 26, который отпирается при появлении на вторичной обмотке согласующего трансформатора напряженич с полярностью, противоположной полярности напряжения, отпирающего транзистор. Так как процессы, происходящие при переключении транзисторов 1-2 и 3-4 идентичны, для объяснения работы схемы рассмотрим процесс переключения транзисторов 1 и 2. Предположим, что в момент времени 1 о (фиг, 2) .сердечник насыщающегося трансформатора 21 эа счет процессов, происходящих в предыдущем полупериоде находится в состоянии отрицательного насыщения ( -В ), где В -индукция насыщения материала сердечника. В момент 1 о на вторичной обмотке согласующего трансформатора 7 появляется управляющее напряжение с полярностью, которая для транзистора 1 является отпирающей. Транзистор 1 начинает отпираться и по истечении времени, которое определяется частотными свойствами транзистора переходит в состояние насыщения. С моментаначиначется перемагничивание сердечника насыщающегося трансформатора из состояния (-В ) в состояние (+В ). На интервале перемагничивания индуктивное сопротивление обмотки И 1 для всех гармоник входного тока транзистора Э велико и в цепи диода 17 протекает ток намагничивания сердечника, имеющий весьма малую величину, При этом цепь нелинейной отри ательной обратной связи по току оказывается разомкнутой, .ток базы транзистора 1 равен входному току вх (фиг. 2,а) и транзистор поддерживается в режиме насыщения. При этом напряжение между эмиттером и коллектором транзистора 1 равно 0 (фиг. 2,д). Транзистор 2 в интервале 1 - 1 заперт отрицательным напряжением обмотки управления трансформатора 7 и напряжение на741398 его коллекторе примерно равно напряжению источника питания Е(фиг. 2,е).Параметры насыщающегося трансформатора 21 (22) выбраны так, что время его перемагничивания из состояния ( -В в состояние (+В ) нескопько меньшеЬдлительности отпирающего импульса тока (фиг. 2 а), Поэтому в момент времени 1сердечник трансформатора насыщается, индуктивное сопротивление обмотки 1 О Ь 1 резко уменьшается, отпирается диод 17 и начинает действовать цепь нелинейной отрицательной обратной связи по току. В результате ее действия ток базы транзистора уменьшается до величины 15 3 (фиг. 2,а), а рабочая точка транзистора сказывается в активной области на границе насыщения, Напряжение между эмиттером и коллектором при этом возрастает до величины О.э (фиг. 2, д). В интервале времени 14 - 1 благодаря действию отрицательной обратной связи по току величина тока базы транзистора автоматически поддерживается такой, что транзистор находится на границе ак тивной области и области насыщения. При этом разность входного 3и базового 3 д токов протекает в цепи диода 1 7Ядух бВ таком режиме схема находится до ЗО момента времени 1 , пока не произойдет смена полярности управляющих напряжений на вторичных обмотках трансформа. тора 7. Так как врезультате действия обратной связи транзистор 1 к моменту з 5 .находится в активном режиме, то при появлении запирающего напряжения уменьшение его коллекторного тока начинается одновременно с увеличением тока коллектора транзистора 2, на базе которо го действует отпирающее напряжение. Следовательно, в интервале коммутации транзисторы 1 и 2 находятся в .активном режиме (фиг. 2, д, е), в результате чего "сквозной ток в стойке инвертора устра няется. После запирания транзистора 1 сердечник насыщающегося трансформатора перемагничивается из состояния (+В) в состояние (-В) под действием напряжения, действующего на обмоткеИ 2. В 50 6дальнейшем процессы в схеме повторяются.Как следует из описания работы схемы, наличие насыщающегося трансформатора в цепи нелинейной отрицательной обратной связи по току приводит к тому,что в течение большей части интервалаоткрытого состояния транзистора он поддерживается в режиме глубокого насыщения и только перед поступлением запирающего импульса (интервал 1 - 1 с4помощью цепи обратной связи переводитсяв активный режим. Поэтому потери мощности на открытом транзисторе в инверторе значительно меньше, чем в схемеизвестного устройства, вследствие чегоповышается КПД инвертора и его надежность,формула изобретения Инвертор, содержащий блок управления с трансформаторным выходом, соединенный с управляющим входом каждоготранзистора двухтактного усилителя мощности через последовательно соединенныебазовые резистор и диод, шунтированныеобратно включенным диодом, причем коллектор транзистора связан с точкой соединения базовых резистора и диода черезвспомогательный диод, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышенияКПД, каждая пара соответствующих транзисторов двухтактного усилителя мощности снабжена дополнительным двухобмоточным насыщающимся трансформатором, а каждая из этих обмоток включена последовательно со вспомогательнымдиодом, причем к одноименным электродам вспомогательных диодов этой парыподключены разноименные концы этихобмоток.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРпо заявке Мц 2442476/07,кл, Н 02 М 7/.537, 1977.2, Сб. "Устройства вторичных источников электропитания", М., "Знание"МДНТП, 1976, с. 76, рис, 2,ка Тираж И Государственн елам изобретен сква, Ж, Р 113035, Мо ППП Патент", г, Ужгород, ул. Проектная 33/9ЦНИИпо 783 Подписого комитета СССРий и открытийаушская набд. 4/5