Мостовой инвертор

-07 ВОИ ИИВЕРТОР етениеможет бторично системах и электр повышени зобретения иводаЦель и адежности пут ороткого замь(088,8видетел02 М 7дет ель02 М м введения ания перество СССР 38, 1967. во СССР 538, 1986 защиты отходов высМостовоймые ключи ковольтных транзисторов. нвертор содержит управля 1-4. Каждый ключ содержи СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР МУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) АвторскоеУ 218230, кл, НАвторское свУ 1429260, кл,Бюл, Ф 46пов, В.П. Фоминых тносится к элект ть использовано во электропитания1529383 50 М высоковольтных транзисторов 7-17-И, соединенных параллельно черезпервые предохранители 6-16-И, а вцепь их эмиттеров включен общий управляющий транзистор 5. В базовыецепи высоковольтных транзисторов 7-17-М включены вторые предохра,нители 8-18-И , защищающие откоротких замыканий всех переходов этих Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано всистемах вторичного электропитанияи электропривода.Цель изобретения - повыщение наежности путем введения защиты от короткого замыкания переходов высоковольтных транзисторов.На фиг.1 приведена схема предлагаемого мостового инвертора; на 25иг,2 - схема блока управления, наиг3 - временные диаграммы, поясяющие его работу (индексы при пееменных соответствуют номеру эле, ента схемы на фиг,2),30Мостовой инвертор (фиг,1) содержитправляемые ключи 1-4, Каждый ключостоит из последовательно соединеных управляющего транзистора 5 и Мключенных параллельно через первые35редохранители 6-1 6-И высоковольтых транзисторов 7-1.,7-И. Базовыевыводы высоковольтных транзисторов7-1-М через вторые предохранители 8-18-М и диодно-резистив 40,к первому выводу конденсатора 10,второй вывод которого соединен сэмиттером управляющего транзистора5, Базовый вывод управляющего тран,15зистора 5 через первый резистор 11подключен к управляющему входу ключа, с которым также соединен аноддиода 12. К катоду диода 12 подключены выводы токовыравнивающих вторых резисторов 13-113-И вторыевыводы которых соединены с общимиточками предохранителей 8-18-И ицепочек 9-19-Ы, Параллельно конденсатору 10 через первичную обмотку14 трансформатора 15 тока подключенпервый тиристор 16. Последовательносоединенные стабилитрон 17 и третийрезистор 18 включены параллельно транзисторов. При коротком замыканиипереходов повышается напряжение наконденсаторе 10, открываются стабилитрон 17 и первый тиристор 16.Трансформатор 15 така открывает соответствующий, второй тиристор (25,26) и через четвертый резистор 30осуществляется выжигание первых ивторых предохранителей 6 8. 3 ил,тиристору 16, при этом общая точкастабилитрона 17 и резистора 18 соединена с управляющим выводом тиристора 16, Между эмиттерами высоковольтных транзисторов 7-17-И иточками соединения базовых предохранителей 8-18-И, резисторов 13-113-И и цепочек 9-19-И включеныдиоды 19-119-М. Диод 20 предназ-начен для рекуперации энергии нагрузки,Через дроссель 21, шунтированныйпервым диодом 22, к входным выводам23, 24 подключены последовательносоединенные вторые тиристоры 25 и26, к управляюпцы входам которых подключены вторичные .;бмотки 27, 28трансформатора 15 тока. Первичнаяобмотка силового трансформатора 29отводом средней точки соединена черезтокоограничивающий четвертый резистор 30 с точкой соединения тиристоров 25 и 26, а крайними выводамиподключена к диагонали переменноготока мостового инвертора. Излучающиеэлементы оптопар 31, 32 соединенывстречно-параллельно и через пятыйрезистор 33 подключены параллельнорезистору 30,Блок 34 управления (фиг.2) содержит логический элемент 3 ИЛИ 35,входы которого соединены с фотодиодами оптопар 31, 32 и через согласующую цепь 36 с обмотками 37, 38 трансформатора 15 Выход логического элемента 3 ИЛИ 35 подключен к первомувходу и через элемент задержки 39 квторому входу логического элемента2 ИЛИ 40, выходом соединенного сК-входом триггера 4 1, На Э-вход триггера 41 подан сигнал "1", а С-входчерез логический элемент НЕ 42 соеди.нен с выходом задающего генератора43, Счетный вход триггера 44 соедй 152938315 55 нен с выходом логического элемента 2 И 45, входы которого соединены с выходами задающего генератора 43 и триггера 41Управляющие входы ключей 1-4 подключены через цепи 46, 47 гальванической развязки к выходам логических элементов 2 И 48, 49, входы которых соединены с выходами триггеров 41, 44.Устройство работает следующим образом.В нормальном режиме работы, когда все.транзисторы в ключах 1-4 исправны, сигнал на выходе триггера 41 соответствует "1", разрешающей прохождение выходных сигналов задающего генератора 43 на вход триггера 44 и выходных сигналов триггера 44 на входы цепей 46, 47 гальванической развязки, Происходит поочередная коммутация диагонально противоположных ключей 1,4 и 2,3, При положительной полярности управляющего сигнала относительно эмиттера транзистора 5 ток управления, протекая по первой последовательной цепи: диод 12 - резисторы 13-113-И - базовые предохранители 8-18-И - база-эмиттерные переходы высоковольтных транзисторов 7-17-И - коллектор-эмиттерный переход управляющего транзистора 5, и по второй последовательной цепи: резистор 11 - база-эмиттерный переход управляющего транзистора 5, поддерживает управляющий транзистор 5 и высоковольтные транзисторы 7-1 7-И в насыщенном состоянии. Ток нагрузки протекает через предохранители 6-16-И, транзисторы 7-1 7-М и транзистор 5.При изменении полярности управляющего сигнала транзистор 5 закрывается, отключая эмиттеры высоковольтных транзисторов 7-17-И. Вследствие того, что высоковольтные транзисторв более инерционны, чем высокочастотный низковольтный управляющий транзистор 5, они остаются в насыщенном состоянии. Ток нагрузки начинает протекать через база-коллекторные переходы высоковольтных транзисторов 7-17-И, базовые предохранители 8-18-И, диоды цепочек 9-19-И, конденсатор 10. В результате .под действием тока нагрузки происходит рассасывание носителей заряда из коллекторных и базовых слоев высоковольтных транзис 5 10 20 25 30 35 40 45 50 торов 7-1 7-Х при отключешых их база-эмиттерых переходах, т,е, закрытие высоковольтных транзисторов происходит по схеме с общей базой, 11 о окончании процесса рассасывания высоковольтные транзисторы 7-17-И закрываются, и заряд конденсатора 10 прекращается.С появлением опирающего импульса напряжения управляющий транзистор 5 и высоковольтные транзисторы 7-17-И открываются, и конденсатор 10 разряжается через резисторы цепочек 9-19-И, базовые предохранители 8-1,.8-И, база-эмиттерные переходы высоковольтных транзисторов 7-17-Х и управляющий транзистор 5.ПРоисходит Ьормированное включение высоковольтных транзисторов за счет энергии, накопленной в конденсаторе 10 на интервале рассасывания носителей заряда.Предположим, что в момент(Фиг,3), когда открыты ключи 2 и 3, произошел отказ транзистора 7-1 в ключе 1, При этом образовалось короткое замыкание не только коллектор- базового, но и база-эмиттерного перехода транзистора 7-1, Образуется следующая цепь протекания тока: входной вывод 23 - дроссель 21 - предохранитель 6-1 - короткозамкнутый коллектор-базовый переход транзистора 7-1 базовый предохранитель 8-1 - диод цепочки 9-1 - конденсатор 10 - открытый ключ 2 - входной вывод 24, Нарастание тока ограничивается дросселем 21, Конденсатор 10 заряжается,при этом напряжение на переходе коллектор - эмиттер управляющего транзистора 5 отличается от напряжения на конденсаторе 10 лишь на величину падения напряжения на диоде 9-1.При превышении напряжением на конденсаторе 10 порогового значения происходит пробой стабилитрона 17 и открытие тиристора 16,Ток замыкается по цепи: входной вывод 23 - дроссель 21 - предохранитель 6-1 - короткозамкнутый коллектор-базовьп переход транзистора 7-1 - предохранитель 8-1диод цепочки 9-1 - обмотка 14 трансформатора 15 тока - тирпстор 16открытый ключ 2 - входной вывод 24,При протекании тока через обмотку 14 трансФорматора 15 тока на его обмотках 27, 28 и 37, 38 появляетсяимпульс напряжения, что приводит кткрытию тиристора 26 и появлению диничного сигнала на входе логичес-ого элемента ЗИ 31 И 35. На выходе эле ента ЗИ 31 И 35 также появляется "1", оздействующая через элемент 40 на 1 -вход триггера 41, на выходе кото ого устанавливаетсяО, Нулевой сиг-ал на первом входе логического элеента 2 И. 45 запрещает прохождениеактовых импульсов с задающего генеатора 43 на вход триггера 44, коорый остается в состоянии, соотетствующем включенному положениюючей 2,3Кроме того, воздейстием нулевого сигнала на входы элеентов 2 И 48, 49 снимаются отпираюе сигналы .с ключей 2,3, которые акрываются.После закрытия ключа 2 и открытия иристора 26 ток выжигания замыкаетя по следующей цепи: входной вывод 3 - дроссель 21 - предохранитель -1 - короткозамкнутый коллектор-баовый переход транзистора 7-1 - преохранитель 8-1 - диод цепочки -1 - обмотка 14 трансформатора 15 ока - тиристор 16 - левая секция ервичной обмотки силового трансфоратора 29 - резистор 30 - тиристор 6 - входной вывод 24. Направление ока через полуобмотку силового рансформатора 26 показана на фиг,1 трелкой. За .счет падения напряжения а резисторе 27 протекает ток через ветодиод оптопары 31, в результате отодиод этой оптопары открыт, и на ходе логического элемента ЗИЛИ 35 охраняется "1". Ток выжигания предеранителей на этом интервале времениграничен резистором 30. При равном токе, протекающем чеез предохранители, первым срабатывает (перегорает) предохранитель 8-1 азовой цепи, так как по сравнениюлредохранителем 6-1 коллекторной цепи он выбирается на меньший ток, После перегорания базового предохранителя 8-1 ток замыкается по следуюцей цепи; выходной вывод 23 - дроссель 21 - предохранитель 6-1 - короткозамкнутый коллектор-эмиттерный переход транзистора 7-1 - параллельные ,ветви, состоящие из последовательно соединенньгк диодов 19-119-в 1 и дио,дов цепочек 9-19-И, - обмотка 14 трансформатора 15 тока - тиристор 16 - полуобмотка силового трансформа 5 10 15 20 25 30 35 тора 29 - резистор 30 - тиристор 26входной вывод 24,После перегорания предохранителя6-1, которое длится единицы - десятки милписекунд и составляет десяткисотни периодов преобразования, в момент Е ток в цепи выжигания прекра-.щается, прекращается также ток всветодиоде оптопары 31, на входе ивыходе логического элемента ЗИЛИ 35устанавливается О. С задержкой,необходимой для надежного закрываниятиристоров 16, 26 и определяемой элементом 39, в моментна выходе логического элемента 2 ЮЫ 20 также устанавливается 0,По фронту спада импульса задающе го генератора 43 в момент 9 триггер 41 переключается в "1",что ведет к разрешению прохождения выходных сигналов триггера 44 на входыцепей 46, 47 гальванической развязкиТриггер 44 находился в состоянии предаварийного положения, поэтомувновь открываются ключи 2,3,и токв первичной обмотке силового трансформатора 29 имеет направление,противоположное направлению тока,протекающего при вьвкигании предохранителей, что обеспе .ивает изменениеиндукции силиввго ".рансформатора 29в размагничивающем направлении. Навыходе логического элемента 45 с момента 1 появляются импульсы, и нормальная работа устройства восстанавливается. По сравнению с прототипом в предлагаемом мостовом инверторе постоянного напряжения при отказе одного из высоковольтных транзисторов с помощью плавких предохранителей отключаются коллекторный и базовый выводы отказавшего транзистора, что предотвращает шунтирование база-эмиттерных переходов исправных высоковольтных транзисторов в случае короткого замыкания всех выводов отказавшего транзистора. Формула изобретения Мостовой инвертор, содержащий силовой трансформатор и четыре управляемых ключа, каждый из которых состоит из И включенных через первые предохранители параллельно высоковольтных транзисторов, и включенныив общую цепь их эмиттеров управляющий транзистор, база которого черезпервый резистор соединена с управляющим входом управляемого ключа, к которому подключены через И вторых резисторов цепи баз высоковольтныхтранзисторов, соединенные через Идиодно-резистивных цепочек с первымвыводом конденсатора, второй выводкоторого подключен к эмиттеру управляющего транзистора, соединенномус катодом и первым выводом первоготиристора и первым выводом третьегорезистора, второй вывод которого соединен с управляющим электродом первого тиристора и первым выводом стабилитрона, анод первого тиристорасоединен с первым выводом первичнойобмотки трансФорматора тока, вторичная обмотка которого подключена куправляющему входу одного из двухвторых тиристоров, .соединенных пополумостовой схеме, выход которойчерез четвертый резистор соединен сотводом от средней точки первичной обмотки силового трансФорматора, апараллельно четвертому резистору через пятый резистор включены встречнопоследовательно соединенные входные5цепи двух оптопар, выходные цепикоторых подключены к блоку управления,причем в цепь питания моста управляемых ключей включен дроссель, шунтированный встречно включенным первымдиодом, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения надежности путем введения защиты от короткого замыкания перехоцов высоковольтных транзисторов. в каждом управляемом ключе15цепь базы каждого высоковольтноготранзистора выполнена в виде второгопредохранителя, подключенного однимвыводом к базе высоковольтного транзистора, а другим выводом черезвстречно включенный второй диод - кего эмиттеру, второй вывод первичнойобмотки трансФорл атора тока подключенк первому выводу конденсатора, а вто 25 рой вывод стабилитрона соединен с анодом первого тиристора,1529383 Составитель В, Моинактор М. Келемеш Техред Л.Олийнык Ко ор О, Кравцов Заказ 775 б/52 Тираж 648 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 КНТ ССС н фвПроизводственно-издательский комбинат Патент , г, Ужгород, ул. Гагарин