Двухтактный транзисторный инвертор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ЯО 1403307 А 1 11 02 М 7;538 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Щ,тОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 11;:Н АВТОРСИОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ 7) 77(56) Электронная техника в автоматике 77 Под ред. Ю. И. Конева. Вып. 10, Мл Советское радио, 1978, с. 118 в 22, рис. 1.Ромац Э. М. Источники вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Мл Радио, и связь, 1981, с. 147- в 1, рис. 3, 4, а.Электронная техника в автоматике, Под ред. Ю. И, Конева. Вып. 14, Мл Радио и связь, 983, стр. 57 - 59, рис. . 54) ДБ)ХТЛ)хТЫГ 1 ТРА 13 ИСТОР 1 ЫП И)1 ВВРТОР(57) Изобретение отн)сится к электротехнике и м. б. Нсн 01 ьзов 11 но ири проектировании Втори 1 ны источникоВ питания. Цельповышение КПД инвертора. Инвертор содержит силовыс транзисторыи 2, по ьсоединенные через выходной трансформатор 3 к выодным вь 1 водам. Датчик 7 магнитного состояния сердечника выходного трансфорх 1 атора 3 Выполнен В Видс плОского солеи)ида с линеиной магнитнои рант.пис 111 кой. Ьг 01 8.хпра В 71 е 1 и Я содержит комнараторы 9, 1 и триг.еры Шмидта 10, 2. Вследствие Отсутствия односторонего намагничивания серде 111 ика Выходного трансфо. матора 3 и Исключения сквозных токов значительно уменьи 1 ены потери в инверторс при псреклк)чении силовых транзисторов 1, 2. В подаче управля 1 оьцих ихпульсов автоматически формируется небольн 1 ая пауза. 2 з. и. ф-лы, 4 ил.Изсорстсн ис Оносится к электротехникеи может быть и(.пол ьзовс 0 В источи кх Втор НО о элс.ктроиитдни 5 Сисем рдлиотсхники, автоматики и вычислительной техники.11 сль изобретенияповышение КЛгрнзисторного инвсрторд.11 а фи. 1 привслсна схсчд элсктрицесК 51 ЛВЧХ 1 ДКТНОП) ТР ЦЗСТОР НОГО 1 Н ВСРТОРД;нс г. 2 хсрактсрс 1 к( Вхол вьхо; компдрдтороц и пороговых элементов, при ко- п ТОРЬХ Цс 1 И 601(.(. ПОГ НО НР 051 ВГ 1 Я(ТСЯ ЛОСТИГДС- чый положительный эфф(.кт; пд фиг. 3лидгрдчмц напряжений нд элсмсгах схемы;на фи. 4 - напряжснис нд выходе лат- Н КД ЧГН 11 НОГО СОСТ 051 И 5 С(.Р;(СЧНИКД В- хо;но 0 трцсформатора.Инвстгор солсржит силовыс транзистсры1 И 2(1 ИГ. 1), ВЫХОЛНОИ ТР 31 СфОРХс 1- п)р 3, с нсрвичь 1 м 1 06 хоткдх 1 4 1 О, Вк.к- , цс иными по схсыс сс срслцей тс)цкой и втор и 3 ц 0106 м От ко и ), 13 1 ч и к 7 хд Г н и 1 н 01СС)СТ 0511315 ССР,(.Ч НИ КД 13 Ь ХОДНО) ТРс 11 СфоР- чп)д 3, Выполненный В ниле плоского С ),СН 01;3 с (. Г 1 НС 111 ой Ч 31 ИЦо 3 ХР КТЕ- рсКой, примцкдюнцй к ссрлсцнику вцхолноп трансформатор 3 пс) всей сго лли(к, и блок уирвлсния 8. В блоке црдвлс ни 51 8 1 холы ндрс 1,лс,ьнО Вкгк)ч(. Нь 1 х ксчндраторд 9 и триггера И 1 миттд 1 О, д также компрдторд 11 и тригерд 1113 тт(12, но,Скгк)ч(.ны к Лдису 7 мГни Гноп) (.ОсГ 051- н И 51 с(.р,. ц 3 кс Вы холно 0 тра нсфор стор 3 и к ныхолу узла здпус ка 13, в который3хо,(3 т,(мх;нслнь сдоилитрОН 14, дно.( копр 010 с(н,111 нсн с цог 10 ж итс л нных Вы и)дОм 1 5 с)сник питания через лвс носс,0-нтелы(0 Вклюснньс,ффсрс нцируюи(ис сС-цени 15 и 16. Клк)ц 17 сос.лицеи 00 Вхолом КСспи 16, д форчи.роватсли импульсов 18 19 пол,цдют н- нр 5 ж(.нис питания цсрсз к 1 Оч 17 эгс мсн 1гт.зд,(ржки 20., я нормсльнОГО пуска ин: всрнрд ктпртры 9 и 11 и тригпРы 111 миттс 1 О и 12 лолжцц быть НРсл) варитсльно )стдввлснц в сосоянис, Обеспечивающее рдооту одного транзистора нри надежно здкрыточ другом транзисторе. Напряжение питания положительной и отрицательно Нол 5 рности ца компдраторц 9 и 11 и триггеры Шмитта О и 12 подается непосрелствецно от источника питания (а фиг. 1 нс показаны).Инвертор работает следуюцим оордзом.Формирователи импульсов 18 и 19 открь- вают силовые транзисторы 1 и 2, подавдя положительный потенциа. нд базу пос 50ледних только при наличии цапряжеция питания и положительных сигналов ца выходе соотвстствук)цих компардторов и триггера Шмитт. Если на выхолс .сотя оы одного из элементов, компараторд или тригге ра Шмитта появляется сиги, отрицательной полярности или на формирователь им.пульсов це подано питание, то соотвст.ствующий транзистор заперт. Таким образом. 2при рд;(хкнутОм кгючс 17, нсз(1 висимО От сигналов на выхо (с комнараторов 9 и 11 и трипсров Шмитт 1 О и 12, транзисторы 1 и 2 закрыты вьхолцыми сигнд,дми О рицательной полярности форчирондпг(лси цчпульсов 18 и 19, поскогнкх н 1 ряжснис и и т 3 и и я 0 т с"1 с т В у с т . И а 111) я ж с н и с и1 0 р1- ной обмотке Отсутстуст. Сигнал с лдт ик 7 магнитОГО сосояи 53 с(акрлесиикс ныхоЛ- ного трансфорчдтора 3 при эпм ран( н пулк). Выхо,цпс напряжение компдрдторов 9 ц 11 нри эпч нсгсжс 3 но.сосся- НИС трплрерОВ 11 Ч(Гс НС (ПрСЛСЛСНО.,. 1353 лостиж(. НЯ н; И 60,ьнсГО э(1 фскта сн р 5 ЖСи(Я Срсбс 1 Ы В н и 51 КОТ 1 срс 11 с 1013 и григрсрон ми Г 3 ыбиркпся и )(1;н 13- ги 3;к)Гс 51 с 10,(х 10 и(и)и 1 ИГ. 2) . Выхо,нс ндн 51 к( 31( компдрпр;1 9 .(Гжио бы Гь и- ГЗОЖ ГС,3 ЬНО ЦРИ СН,3( ( Лст 1 К 1тСН- ним илц р( ьт ну,п и сГрицслып Н Р И ( ИН 11( С .(сП 1 К с ,31 И т П 1,1 Н . В Ь- Х 0 Л Н 0 С Ц с 3 Н Р 5 Ж С Н 1 С К 0 Ч Н 3 Р с 1 01 с 1 1 Л О, 1 ЯС НО Ь 1 Ь НО,ОЖ 11 СХЬНО ЦР(1 СИ 1 Нс 3 ГС С,(сТ - ИК 3О.цН 1 С 1 И,И рс 1 ц 1 Ч 31.130 И в 1)пс 1(,И 1 ЦР 3 СИНсГ 1(. 0,1 ЬНсх т.351.11 срс клюцснис риггср 11 чиргд 1 О в сос- Т 0 51 3 И С, Х С Р С К 1 С Р И .3 т К) Н ( С С С 51 0 1 Р И с 1 1 С, 1 Ь 1 3 М 311 х 0 лы ч н д н р я к с 1и с т, ц 3) 0 ц с х Ол и т 31 р н СцЖС 1 ИИ ВХОЛОГО НД(Р 5 ЖСНИЯ 13 ИЖС ОИРС- ЛЕГСН НОГО ОТРИЦДТСЛЬЦОГО З 1 Д 1 СНИ 51 Н 11 Р 51- Ж С. Н И 51 01 Н у С К с( ц И 51 1(р, с 1 С 0 С То 53 Н И С, Х дРс К ГСРСК 0 Н(ССС 51 ЦОЛ ОЖ И 1 С,ЬНЬ Ч ВЫХО, Н 1 53 с 1 НР 51 ЖСНИСМ - ЦРИ УСГ(ИЧ(.ЦИИ БХО,НО 0 НП Р 51 те 315 ВЫ НС ОП Р(ЛС.С Н 130 С ПОЛОЖ в тсг ь 1010 3 и с 1 ч с н и 53д н 1) 51 ж с и 51 с ) 3 0 д т ы В с . ния 1. р(, такого, побыР 1( /( 1 31 1(, /1 срсклюцснис григгера 111 миттд 12 В сост 051 ие, хдрдктеризук)цссся 01 ридтсг ьным Вьхолцым напряженем, нроисхо,( при ув(. 1 ичс нии ВходОГО ндц)яжсн я Вьнпс НО,0. .китсльцого напряжения рдсдгывдния.,1, 1 Д КО О, ЧТО1 ср =.,1и,д и осояние, характер(пусцсеся н)лож;3- тельным Выходным напряжением, при У 1(НЫ 1 СЦИИ ВХОД 300 Цс 3 НРЯЖЕНИ 5 1 ИЖС ОТРЦДТСЛЬНОГО 3 ДПРЯЖСЦИ 51 ОТНХСКИЯтакого, что/,1 и,/:=ср(, /с 1/3.р.11 пряжсние переключения компараторов .и . р(1, выбирается и устанавливает. ся нд абсолютюй величине, таким, чтобы1 исти - /1, ср1. р= / 1 л 1 Включение инвертора ос) шествляется замыканием ключа 17. Скачок напряжения, возникаю(ций на входе дифференцируюшей СС-цег(и 16, вызывает появление на выходе дифференцирующей КС-цепи 16 сигнала, положительное и отрицательное значение амплитуды которого превосхолят значение напряжения пробоя лля прямой и обратной ветви вольт-амперной характеристики .вуханодцого стабилитрона 14. В рез)льтдте этого при замыкании клюца 17 нд входы5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 триггеров и компараторов подается импульс, форма которого представлена на фиг. 3 а. Элемент задержки 20 задерживает подачу напряжения питания на формирователи импульсов 8 и 19 на время 1 (фиг. 3), тем самым, предотвращая силовые транзисторы 1 и 2 от одновременного открывания, поскольку в соответствии с характеристиками вход - выход компараторов 9 и 11 и триггеров 10 и 12 (фиг. 2) в нулевой момент времени возможно состояние, при котором на выходе каждого из компараторов 9 и 11 и триггеров Шмитта 10 и 12 имеется, положительный сигнал. К моменту времени 11 такое состояние устраняется под влиянием импульса, возникающего при замыкании ключа 17. Параметры этого импульса таковы, что после его окончания в момент времени в соответствии с характеристиками вход - выход компараторы 9 и1 и триггер Шмитта 12 устанавливаются в состояние, характеризующееся положительными значениями выходного напряжения, а триггер Шмитта 10 устанавливается в состояние, характеризующееся отрицательным значением выходного напряжения (фиг. 3 б - д).В схеме создаются условия для отпирания транзистора 2 и запирания транзистора 1 (фиг. 3 е, ж). Формирователь импульсов 19 открывает транзистор 2 и черех первичную обмотку 5 начинает протекать ток. С выхода датчика 7 магнитного состояния сердечника выходного трансформатора 3 снимается сигнал положительной полярности, сразу переводящий компаратор 9 в состояние, характеризующееся отрицательным значением выходного напряжения (фиг. 4). По мере роста сигнала с датчика 7 переключается триггер Шмитта 10 в состояние, характеризующееся положительным значением выходного напряжения, однако ранее переключающийся компаратор 9 обуславливает закрытое состояние транзистора 1. По мере протекания тока в первичной обмотке 5 сердечник выходного трансформатора 3 насыщается, сигнал с датчика 7 резко возрастает и при этом достигает напряжение Бф (фиг. 4). Триггер Шмитта 12 при этом переключается в состояние, характеризующееся отрицательным значением выходного напряжения, и формирователь импульсов 19 закрывает силовой транзистор 2. По мере убывания тока в коллекторной цепи сигнал с датчика уменьшается до нуля. При .достижении последнего, компаратор 9 переключается в состояние, характеризующееся положительным значением выходного напряжения, Таким образом, по окончании работы транзистора 3 в момент времени (, (фиг. 3) в состоянии, характеризующемся положительным значением выходного напряжения, окажутся компараторы 9 и 11 и триггер Шмитта 10, а в состоянии, характеризующемся отрицательным значением выходного напряжения - триггер 111 митта 12. Такое состояние компараторов 9 и 11 и триггеров Шмитта 10 и 12 обуславливает открывание транзистора 1 при надежно закрытом транзисторе 2, чем полностью исключается режим сквозных токов. При открывании транзистора 1 ток протекает через первичную обмотку 4. С выхода датчика 7 при этом снимается сигнал отрицательной полярности, сразу переключающий компаратор1 в состояние, характеризующееся отрицательным значением выходного напряжения. Транзистор 2 продолжает оставаться закрытым, поскольку на входе формирователя импульсов 14 действуют два сигнала отрицательной полярности. При дальнейшем росте тока и сигнала с датчика 7 происходит переключение триггера Шмитта 12 в состояние, характеризуюгцееся положительным значением выходного напряжения, но транзистор 2 по-прежнему остается закрытым, поскольку сохраняется отрицательное значение выходного напряжения компаратора 11,По мере дальнейшего протекания тока в первичной обмотке 4 сердечник выходного трансформатора перемагничивается в отрицательном направлении и входит в насыщение, сигнал с датчика 7 резко возрастет, достигая при этом значения напряжения (. о (фиг. 4). Триггер Шмитта 10 при этом переключается в состояние, харак. теризуюгцееся отрицательным значением выходного напряжения и формирователь импульсов8 закрывает силовой транзистор 1. По мере убывания тока в первичной обмотке 4 сигнал с датчика 7 уменьшается по абсолютной величине го пуля. При достижении последнего компаратор 11 переключается в состояние, характеризующееся положительным значением выходного напряжения. Таким образом, при синале с датчика 7, равном нулю, в состоянии, характеризующемся отрицательным значением выходного напряжения, оказывается только триггер Шмитта 1 О. Этим самым в схеме в момент времени 1; (фиг. 3) создаются условия для открытия транзистора 2 и удержания закрытым транзистора 1 и цикл повторяется снова. Для того, чтобы при работе схемы сигналы с датчика не оказывали влияния на работу источника питания, в схеме устанавливается такой двуханодный стабилитрон 14, напряжение пробоя обратной и прямой ветвей вольт-амперной характеристики которого значительно превышают сигналы, подаваемые с датчика 7. Сигналы, подаваемые при этом на базы силовых транзисторов, имеют вид, показанный на фиг. 3 е, ж. При таком способе организации управления силовыми транзисторами имеется паузами - 1 (фиг. 3 е, ж), которая может быть значительно умень1403307 Формула изобретения М амааааи 7 ар Я Ламаааа лар хl приггга Шмитгпа Л 7 вена путем увеличения по абсолютной величине значений 1.)итцв и 1) р 2. Однако, При этом возрастают динамицеские потери в транзисторах, поскольку ток коллектора последних может достигать недопустимо больших величин, о цем свидетельствует резкое возрастание сигнала с датчика магнитного состояния сердечника (фиг. 4, показано пунктиром), вследствие чего КПД несколько падает. Таким образом, наряду с отсутствием потерь вследствие одностороннего насыщения сердецника силового трансформатора, отсутствуют потери, присущие режиму сквозных токов, а небольшая пауза в подаче управляющих импульсов, формируясь авто 1 матицески, повышает надежность работы ннвертора. 1. Двухтактный транзисторный инвертор, содержащий силовые транзисторы, эмиттеры которых присоединены к первому входному выводу, коллекторы подключены к крайним выводам первичной обмотки выходного трансформатора, средний вывод которой присоединен к второму входному выводу, вторичная обмотка подключена к выходным выводам, первый и второй пороговые элементы, входящие в состав блока управления, входы, которых присоединены к обмотке датчика магнитного состояния сердечника выходного трансформатора, и узел запуска,вход которого подключен к второму входному выводу, отличающийся тем, цто, с целью повышения КПД инвертора, в блок управления введены первый и второй компараторы и первый и второй формирователи импульсов, выходы которых присоединены к управляющим входам силовых транзисторов, вход первого формирователя импульсов подклюцен к выходам первого порогового элемента и первого компаратора, 10 а вход второго формирователя импульсовприсоединен к выходам второго компаратора и второго порогового элемента, при этом входы первого и второго пороговых элементов, первого и второго компараторов объединены, а входы питания формирователей импульсов присоединены к выходу элемента задержки вклюцения питания, входящего в узел запуска, выход узла установки в исходное состояние которого подклюцен к входам компараторов и порого 2 п вых элементов.2. Инвертор по и. 1, отличающийсятем, цто в качестве первого и второго пороговых элементов применен триггер 111 м итта.3. Инвертор по п. 1, отличающийсятем, цто узел установки в исходное состояние содержит первую и вторую дифференцирующие КС-цепи, включенные последовательно, вход первой из которых присоединен к второму входному выводу через ключ, а выход второй соединен через двуханодный стабилитрон с входами компараторов и пороговых элементов.