Транзисторный инвертор

О П И С А Н И Е (п)989711ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспубпии К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 61) Дополнительное к авт, свид-ву 51)М. Кл. 22)Заявлено З 0 Оз 81 (2 с присоелинением заявки656/2-07 2 М 7/ Гавударстюный квеантвт СССР вв делаве нзебретеннй н втнрытнй.57(088.8) Дата опубликовани сания 15.01. цк и Е-;:В,Курцин а у.Мустаф зобретен сесоюзный ордена Лени лектротехнический инс Октяб й,Революци Заявитель ут им.5 ТГАНЗИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОг 2 Изобретение относится к преобразовательной электротехнике и можетнайти применение во вторичных источниках питания.Известен транзисторныйинвертор,в котором для снижения динамических 5потерь транзисторов используются реактивные цепочки 11,Наиболее близким к изобретению является транзисторный инвертор, выполненный по мостовой схеме и содержащий ов каждом плече транзистор, шунтированный цепочкой из последовательносоединенных конденсатора и диода,причем диод и транзистор включены согласно относительно основного источника питания, дроссель,включенный последовательно с транзистором, возвратный диод2 ,В указанных инверторах для ограничения скорости нарастания напряженияпри запирании транзистора используются конденсаторы. Однако в момент отпирания через транзистор имеет место скачок тока разряда конденсатора, что создает дополнительные динамические потери.Цель изобретения - снижение динамических потерь транзисторов инвертора путем уменьшения скорости нарастания разрядного тока конденсаторов.Поставленная цель достигается тем, что в транзисторный инвертор, .выполненный по мостовой схеме и содержащий в каждом плече транзистор, шунтированный цепочкой из последователь" но соединенных конденсатора и диода, причем диод и транзистор включены согласно относительно основного источника питания, дроссель, включенный последовательно с транзистором, возвратный. диод, между разноименными обкладками конденсаторов верхне" го и нижнего плеч согласно с основ" ным источником включен вспомогательный источник литания, диоды указан" ных цепочек верхнего и нижнего плеч подключены к разноименным силовым989 1 электродамсоответствующих транзис,торов, между которыми включены указанные дроссели, а возвратные диоды подключены непосредственно к транзисторам. 5Кроме того, с целью уменьшения времени коммутации между транзисторами может быть включена цепочка из последовательно соединенных дополнительных дросселя, резистора и 1 О диода, причем последний включен согласно с возвратными диодами.На фиг, 1 представлена фаза основной схемы инвертора: на фиг. 2 - усовершенствованная схема фазы ин-5вертора; на Фиг. 3 - а, 6,3,7,)-схемы практической реализации вспомогательного источника питания. В качестве конкретного примера рас 20 смотрим мостовую схему. транзисторного инвертора. Фаза инвертора 1,фиг.1) со- стоит из двух последовательно включенных плеч и содержит транзисторыи 2,параллельно которым в обратном д 5 направлении включены возвратные диоды соответственно 3 и 4. Транзисторы фазы соединены между собой с помощью дросселя 5, к средней точке которой подключена нагрузка 6. Кроме основного источника 7 питания, Фаза содержит также вспомогательный источник 8 питания, который положительным полюсом через диод 9 подключен к общей тоцке коллектора транзистора 2 и дросселя 5, а через конденсатор 10- к эмиттеру транзистора 2, Отрицательным полюсом источник 8 через диод 11 подключен к общей точке дросселя 5 и эмиттера транзистора 1, а через конденсатор 12 - к коллектору транзис-, тора 1.Инвертор способен работать как в нерегулируемом, так и в регулируемом режимах. В последнем случае, например при широтно-импульсной модуляции с несколькими переключениями одного и того же транзистора эа полупериод основной частоты преобразования, реализуются два типа коммутации; от 0 возвратного диода к транзистору сложного плеча и наоборот.Первый тип коммутации осуществляется в три этапа, Рассмотрим коммута-, цию тока от диода 4 к транзистору 1. 55В предкоммутационном состоянии проводит диод 4. Конденсатор 10 раз- ряжен, а конденсатор 12 заряжен. 14Коммутация начинается отпиранием транзистора 1, При этом появляется плавно нарастающий токчерез тран.1зистор и верхнюю половину дросселя 5, вызывающий уменьшение токанижней половины дросселя 5. Первый этап заканчивается прохождением 1,2 через нуль запиранием диода 4 ). На этом этапе напряжения конденсаторов не меняются.Второй этап начинается отпиранием диода 9. После этого момента происходит плавный перезаряд конденсаторов, при этом конденсатор 10 заряжается по цепи 7-1-5-9-10-7, а конденсатор 12 разряжается по цепи 12- 1-5-9-8-12. Через транзистор 1 протекает сумма токов нагрузки и ток разряда конденсатора 12, При максимальном токе нагрузки указанная сумма определяет максимальный перегрузочный ток транзистора во всем коммутационном интервале независимо от типа коммутации. Второй этап заканчивается разрядом кон. денсатора 12 и зарядом конденсатора 10.На третьем этапе проводят диоды 9 и 11. Здесь напряжения конденсаторов не меняются, а токии спадают, причем ток 1 до значения тока нагрузки, а ток 12 - до нуля. Процесс коммутации завершается прохождением тока 12 через нуль, т.е, запиранием диодов 9 и 11.Аналогичным образом происходит коммутация тока от диода 3 к транзистору 2.Второй тип коммутации также проходит в три этапа. Рассмотрим коммутацию тока от, транзистора 1 к диоду 4.В предкоммутационном состоянии открыт только транзистор 1, Конденсатор 12 разряжен, а конденсатор 10 заряжен.Коммутация начинается запиранием транзистора 1. Отпирается диод 11 и происходит плавный переэаряд конденсаторов, при этом конденсатор 12 заряжается по цепи 7-12-11-5-6-( другая фаза ) -7, а конденсатор разряжается по цепи 10-8- 1 1-5-6-(, дру гая фаза ) - - 10.Для полной коммутации тока необходимо, цтобы конденсатор полностью разрядился. Однако при малых значе" ниях тока нагрузки коммутация может затянуться и очередная коммутация5 . ф.Ч диод-транзистор начнется с ненормального состояния, Чтобы избежать этого, с некоторой задержкой 1,относительно момента выключения транзистора 1), включается транзистор 2. Если ток нагрузки велик, то отпирание диода 4 происходит до момента включения транзистора 2, так что последний не влияет на процессы в схеме.На втором этапе проводят диод 11 1 О и транзистор 2. Последний создает дополнительные пути разряда конденсатора 10 по цепи. 10-8-11-5-2-10 и заряда конденсатора 12 по цепи 7-12- -11-5-2-7. В момент достижения на пряжения конденсатора 12 значения Е 1 меняет знак, запирается транзистор 2 и отпирается диод 4. Этап заканчивается полным разрядом конденсатора 10.Третий этап начинается отпиранием 20 диода 9, При этом ток 1, замыкаясь по цепи 5-9-8-11-5 с противо-ЭДС, спадает до нуля. Запиранием дополнительных диодов 9 и 11 процесс коммутации завершается. 25Аналогичные процессы имеют место при коммутации тока от транзистора 2 к диоду 3.Время коммутации зависит от индук" тивности дросселя 5 и величины напря-зо жения источника 8 и складывается из трех интервалов, соответствующих тремэтапам. Это время тем дольше, чем больше энергия, накапливаемая в индуктивности дросселя 5 во время ком- ззмутации.На фиг, 2 представлена фаза усо" вершенствованной схемы инвертора, где параллельно коммутирующей индуктивности подключена шунтирующая 4 в цепь, состоящая из дополнительных резистора 13, диода 14 и дросселя 15, Процессы в схеме качественно не от" личаются от процессов в схеме по фиг. 1, однако благодаря наличию шунЗ тирующей цепи в индуктивности дросселя 5 накапливается при коммутации меньше энергии, что уменьшает время коммутации.На фиг. 3 представлены четыре из возможных вариантов практического выполнения вспомогательного источника 8 питания. На фиг. Заисточник 8 заменен стабилитроном 16,на фиг.3 о - параллельно соединенным у стабилитроном 16 и конденсатором 17, на фиг. 3 О добавлено еще и ограничи 1 6вающее сопротивление 18, а на фиг.3 параллельной ВС-цепью (19-20).Таким образом, благодаря включению в цепи перезаряда конденсаторов дросселя и вспомогательного источника питания и совмещению процессов перезаряда скорости изменения токов в транзисторах уменьшаются, что и позволяет снизить в них динамические потери,Формула изобретения1. Транзисторный инвертор, выполненный по мостовой схеме и содержащий в каждом плече транзистор, шунтированный цепочкой из последовательно соединенных конденсатора и диода,причем, диод и транзистор включенысогласно относительно основного источника питания, дроссель, включенный последовательно с транзистором,:возвратный диод, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения динамических потерь транзисторов, междуразноименными обкладками конденсаторов-верхнего и нижнего плеч согласнос основным источником включен вспомогательный источник питания, диодыуказанных цепочек верхнего и нижнегоплеч подключены к разноименным силовым электродам соответствующих транзисторов, между которыми включены указанные дроссели, а возвратные диодыподключены непосредственно к транзисторам.2. Инвертор по п.1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с цельюуменьшения времени коммутации, .междутранзисторами включена цепочка из последовательно соединенных дополнительных дросселя, резистора и диода,причем последний включен согласно свозвратными диодами,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Электронная техника в автоматике. Сб, статей под ред, Ю,И.Конева,вып. 3., И., "Сов. радио", 1972,с.140-141, рис. 32.Ечапз Р.О.,Н 11-Соейпоташ В,.,5 оае Азресйз оГ Роиег Тгапззйог пчегсег Оез 1 п.-1 ЕЕ . "Еесйгсроиег арр 11 саопонЗалпе, 1979,чо. 2, И 3, рр.73-80./7 Составитель А. Селезне Алексеенко Техред Ж. Кастелевич Коор Е,Рошко едакто Заказ 111 П "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна Филиа Тираж ВНИИПИ Государстве по делам изобр 13035, Москва, И685 Подписноеного комитета СССРтений и открытийРаушская наб., д. М