Транзисторный инвертор

Сфез Сфветскнк Сфциалнстнческм Реслублик(23) Приоритет Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(53) УДК 621. 314, . 58 (088. 8) Дата опубликования описания 151 ц 81(54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР Изобретение относится к электро- технике и может быть использовано для преобразования постоянного напряжения высокого уровня в переменное или -постоянное напряжение другого уровня.Известны инверторы и транзисторные ключи с последовательным соединением транзисторов, в которых для равнОмерного распределения напряжений между последовательно соединенными транзис- :торами используются выравнивающие цепи 1)Эти инверторы имеют пониженную надежность из-за того, что указанные выравнивающие цепи не устра няют перенапряжений и сверхтоков в транзисторах в процессах переключения Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является ин-, 20 вертор, содержащий две цепочки из Н- последовательно включенных транзисторов, присоединенных к выходному вЫ- воду, выравнивающие цепочки, которые выполнены в виде выпрямителей, причем входы выпрямителей подключены к дополнительным обмоткам выходного трансформатора, а выходы зашунтированы конденсатором и включены между симметричными относительно выходного вы- Ю вода точками соединения транзисторов в одной и другой цепочках 2).Из-за разброса времени рассасывания отдельных транзисторов в таком инверторе наблюдаются перенапряжения на отдельных транзисторах и броски тока через них в процессах переключения. Это приводит к снижению надежности инвертора, увеличению динамических потерь (уменьшению КПД), препятствует повышению рабочей частоты инвертора.Целью изобретения является повышение надежности инвертора.Цель достигается тем, что в транзисторном инверторе, содержащем по меньшей мере один полумост с И-последовательно соединенными транзисторами, шунтироваиными встречно включенными диодами в каждом плече, выходной трансформатор, дополнительные обмотки которого соединены со входом Н, выпрямителей, выходы которых шунтированы конденсаторами и вязаны с точками соединения транзисторов в плечах полумоста, и формирователи управляю. - щих импульсов, включенные во входную цепь каждого транзистора, выходы указанных выпрямителей соединены согласно последовательно, образуя цепочку с двумя крайними и Ипромежуточными873362 выводами, причем первый вывод цепочки выпрямителей соединен с точкой соединения первого и второго .транзисторов в первом плече полумоста, последний вывод этой цепочки соединен с точкой .соединения последнего и предпоследнег транзисторов во втором плече полумоста, каждый промежуточный К-ый вывод этой цепочки соединен через диоды с точкой соединения транзисторов с номером К+1 и К+2 первого плеча и точкой соединения .транзисторов с номером К и К+1 второго плеча, причем выход Формирователя импульсов каждого, кроме последнего, транзистора первого плеча соединен с запирающим входом формирователя импульсов последующего транзистора через введенный элемент задержки, при этом выход форчирователя импульсов каждого, кроме первого, транзистора второго плеча, соединен с запирающим входом формирователя импульсов предыдущего транзистора через .введенный элемент задер жки, а выход формирователя импульсов последнего транзистора первого плеча и первого транзистора второго плеча соединен через введенный элемент задержки .с отпнрающими входами формирователей всех остальных транзисто-. ров второго и первого плеча соответственно.Указанные элементы задержки могут быть выполнены регулируемыми.На Фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого инвертора в случае последовательного соединения четырех транзисторов в цепочке; на фиг.2 - диаграммы напряжений токов, поясняющие .его работу. Инвертор содержит первое и второе плечо полумоста с последовательно включенными транзисторами 14 и 5-8 емкостный делитель напряжения на конденсаторах 9 н 10. В диагональ моста включена первичная обмотка 11 силового трансформатора 12. Ко вторичной обмотке трансформатора подключена нагрузка 13. Трансформатор 12 имеет дополнительные обмотки 14-16, к которым подключены входы выпрямителей 17-19 с конденсаторами 20-22 на выходах. Выходы выпрямителей 17-18 соединены последоватЕльно согласно и образуют последовательную цепь, крайние выводы которой подключены к общим точкам транзисторов 1, 2 и 7, 8 и черездиоды 23 и 24 - к полюсам основногоисточника питания 25. Первый промежуточный вывод цепи выпрямителей черездиоды 26 и 27 подключен к общим точкам транзисторов 2, 3 и 5, б. Второйпромежуточный вывод цепи выпрямителейчерез диоды 28 и 29 подключен к общиМточкам транзисторов 3, 4 и б, 7. Приэтом между общими точками транзисто.Ров, связанными с одним выводом цепивыпрямителей оказываются включенными всегда три транзистора, напримертРанзисторы 3, 4, 5 и 4, 5, б, Влокуправления 30 содержит Формирователиуправляющих импульсов 31-38 для каждого транзистора. Формирователи имеют о 5 входы для сигнала запирания и сигналаотпирания транзисторов. В каждой цепочке транзисторов выход каждого формирователя, начиная с Формирователя,ближайшЕго к полюсу источника питания(с формирователей 31 и 38 соответственно), соединен с запирающим входомследующего формировталея через элемент задержки 39-44, Выход последнегоформирователя одного плеча (Формирователи 34 и 35) через элемент задер" 15 жки 45 или 46 соединен со всеми отпирающими входами формирователей дру-,гого плеча, Запирающий вход 47 Формирователя 31 является входом для сигнала запирания цепочки транэисторов -. 2 О 1-4. Запирающий вход 48 формирователяявляется входом для сигнала запиранияцепочки транзисторов 5-8. Диоды 4954 включены встречно параллельно транзисторам для обеспечения работы наактивно-индуктивную нагрузкуРезисторы 55-58 улучшают распределение напряжения между транзисторами.Инвертор работает следующим образом.Количество витков дополнительных 3 О обмоток 14-16 выбирается таким обра"эом, чтобы напряжения на выходе каж-.дОго выпрямителя О,яр равнялись Оп14, где Оя - напряжение источникапитания 25. Пусть в исходном состоя нии транзисторы 1-4 открыты, а транзисторы 5-8 закрыты, что соответствует интервалу (1 , 1) на фиг.2. Наэтом интервале потенциал Ор выходного вывода (общей точки соединения 40 двух транзисторных цепочек) близок кО, ток первичной обмотки 1 тр трансформатора нарастает, напряженияО - 04 на транзисторах 1-4 близки кнулю. Диоды 26, 28, 24 закрыты, таккак к первому приложено напряжениес конденсатора 20, ко второму - сконденсаторов 20 и 21, а к третьемуприложению напряжение Оя 3 О 8 ЬпрНа коллектор транзистора 6 через диод27 подается потенциал Оя -ОвцПрна коллектор транзистора 7 через диод20 - потенциал Од - 2 Опр, на коллектор транзистора 8 - потенциалОп 30 эыяо . Таким образом на данноминтервале напряжения коллектор 55 эмиттер О -Оэ транзисторов 5-8 определяются напряжениями на выходевспомогательного выпрямителей и равныО (4В некоторый момент подается сигнал щ запирания на вход 47 формирователя 31,затем через элемент задержки на запирающий вход Формирователя 32 и т. д,При этом запирающие сигналы на базытранзисторов 1-4 подаются поочередно,начиная с транзистора 1. Величина заФормула изобретения 1. Транзисторный инвертор, содержащий по меньшей мере один полумост сБ-последовательно соединенными транзисторами, шунтированными встречновключенными диодами в каждом плече,выхоцной трансформатор, дополнительные обмотки которого соединены со входом И, выпрямителей, выходы которых шунтированы конденсаторами и связаны с точками соединения транзисторовв плечах полумоста, и Формирователиуправляющих импульсов, включенныевс входную цепь каждого транзистора,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения надежности, выходыуказанных выпрямителей соединены согласно последовательно, образуя цепочку с двумя крайними и Ипромежуточными выводами, причем первый выводцепочки выпрямителей соединен с точкой соединения первого и второго транзисторов в первом плече полумоста,последний вывод этой цепочки соединен с точкой соединения последнегои предпоследнего транзисторов вовтором плече полумоста, каждЫй про- фмежуточный К-ый вывод этой цепочкисоединен через диоды с точкой соединения транзисторов с номером К+1 и К+2 первого плеча и точкой соединения транзисторов с номером К и К+1 второго плеча, при этом выход Формирователя импульсов каждого, кроме последнего, транзистора первого плеча соединен с запирающим входом формирователя импульсов последуюшего транзисторачерез введенный элемент задержки, при этом выход Формирователя импульсов каждого, кроме первого, транзистора . держки подачи запирающего сигнала для очередного транзистора выбирается больше, чем время рассасывания предыдущего транзистора. Через некоторое время после подачи сигнала на вход 47 (по истечении времени рассасывания) в момент 11 происходит запира ие транзистора 1. На следующем интервале (1, 11 ) открыты транзисторы 2-4, остальные транзисторы закрыты. Ток на" чинает замыкаться по цепи:транзисторы о 2-4, конденсаторы 20-22, диод 24. Выходной вывод имеет потенциал Оо -ЗОщ,щр К выключенному транзистору 1 при этом прикладывается напряжение Оп - ЗО(,пр, напряжение на транзисторе 8 падает до нуля, так как диод 24 открывается. 15 Диоды 26 и 28 по-прежнему закрыты. На коллекторы транзисторов 5, б и 7 через открытые диоды 27 и 29 подаются потенциалы выводов цепи выпрямителей. Потенциал коллектора транзистора. 5 20 равен ЗО,д, транзистора 6 - 2 О, транзистора 7 -Оик, . Таким образом, на этом интервале напряжения на всех транзисторах равны Оя /4.25В момент Ф происходит запирание транзистора 2. На следующем интервале ( 1) остаются открытыми транзисторы 3 и 4. Диод 26 открывается, диод 27 закрывается ток 1замыкается по . цепи: транзисторы 3 и 4, диод 26, 1 О конденсаторы 21 и 22, диод 24. Выходной вывод имеет потенциал Оо - 2 Оьыпр. к выключенному транзистору 1 приложено напряжение Оя - ЗО,пр к транзистору 2 - напряжениеОэшяр с конденса- Б тора 20. Напряжение на коллекторе транзистора 8 по-прежнему близко к нулю, потенциал коллектора транзистора 7 равенОьь, , поэтому напряжение коллектор-эмиттер транзистора 7 равно 40 Оц(, суммарное напряжение на транзисторах 5 и 6 О + Об также равно Оя/4, и в целом напряжения на закрытых транзисторах не превышает О 1 д,45В моментзапирается транзистор3. На следующем интервале ( 1 Э, Ф 4 )остается открытым только один транзистор 4. Ток 1 замыкается по цепи транзистор 1," диод 28, конденсатор 22, диод 24. Выходной вывод имеетпотенЦиал ОО -Овщ, к коллектоРУ. тРанзистора 2 приложен потенциал ЗОЬк коллектору 3 - 2 Ощ, поэтомунапряжение на закрытых транзисторах ,1-3 не превышаетО . Суммарноенапряжение на закрытых транзисторах7 О 5 + О Ь + Ог = О Ьыпю, напРЯжение на транзисторе 8 близко к нулюВ момент 1 запирается последний транзистор 4 и одновременно включают- бО ся все транзисторы другой целочки 5-8, Элементы задержки 45 и 46 при этом предотвращают появление сквозных токов. Процессы в схеме .протекают далее аналогично описанным. В кривой тока 1 на Фиг.2 имеютсяТРколебательные импульсы тока зарядаконденсаторов 20-22.Элементы задержки 39-41 и 42-44могут быть выполнены регулируемыми,При этом появляется возможность регулирования выходного напряжения инвертс ра,В соответствии с изложенными принципами могут быть построены другие инверторные схемы. Например, однофазнаямостовая Схема инвертора будет иметьчетыре попарно соединенные цепочки,каждая из Ы-последовательно соединенных транзисторов, и соответственнодве последовательные цепи выпрямителей.Предлагаемый инвертор по сравнениюс известным имеет более высокую надежность, так как в нем устранены перенапряжения на отдельных транзисторахи броски тока через них в процессахпереключения. Кроме того, новое построение схемы уменьшает динамическиепотери в транзисторах, увеличиваетпри прочих равных КПД инвертора и позволяет увеличить рабочую частоту.второго плеча соединен с запирающимвходом формирователя импульсов предыдущей транзистора через введенныйэлемент задержки, а выход формировагаля импульсов последнего транзисторапервого плеча и первого транзисторавторого плеча соединен через введенный элемент задержки с отпирающимивходами формирователей всех остальныхтранзисторов второго и первого плечасоответственно. 2. Инвертор по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что указанные элементы задержки выполнены регулируемыми.Источники информации,5принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 641613, кл, 8.02 М 7/537, 1977,2. Авторское свидетельство СССРР 610269, кл. Н 02 М 7/537, 1977.Ы ельИ.Гайд остав ехред Макаренко оррек актор Е.Дорошенк Заказ 906 илиал ППП Патентф, г.ужгород, ул.Проектная, 4 81 Тираж 7ВНИИПИ Государственнпо делам изобретени13035, Москва, Ж,го и ау