Стабилизированный инвертор

и 964908 ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз . СоввтскикСоциалистическикРеслублик(22) Заявлено 19. 05. 81 (21) 3289267/24-07 Н 02 М 3/335 с присоединением заявки РЙ 3 Ьеудлрстееилый камитет СССР ао делам кзееретенкй и открытей.57(088.8) Опубликовано 07. 1 О, 82. Бюллетень 4 Че 37 Дата опубликования описания 07, 10. 82 .(54) СТАБИГИЗИРОВАННЫЙ ИНВЕРТОР 1Изобретение относится к преоб" .1 газовательной технике и может быть использовано во вторичных источниках питания радиоэлектронной аппара. туры.Известен стабилизированный преобразователь напряжения, содержащий силовой инвертор на транзисторах, задающий генератор, вспомогательный стабилизатор, широтно.-импульсный модулятор с усилителем постоянного тока и трансформатором управления,формирователь пилообразного напряжения двойной частоты, подключенный к от" дельной обмотке трансформатора задающего генератора, устройство управления силовыми транзйсторамиИ,Наиболее близок к изобретению стабилизированный преобразователь напряжения; содержащий силовые транзисторы, связанные с узлом управле" ния на включающих транзисторах, источнйки отпирающего и запирающегонапряжений на мостовом выпрямителе,с питанием от обмотки со среднейточкой трансформатора задающего генератора, широтно-импульсный модулятор е усилителем постоянного тока ивыходным управляющим трансформато"ром 21,Недостатками известных устройств,являются недостаточно высокий КПДи пониженная надежность при работена повышенных частотах.Цель изобретения - повышение КПДи надежности.Поставленная цель достигаетсятем, что в стабилизированный инвертор, содержащий силовые транзисторы, базами подключенные к эмиттерамсоответствующих отключающих транзисторов, коллекторы которых объедине.ны, включающие транзисторы, база 2 о эмиттерные переходы которых шунтированы резисторами, коллектора,1 и связаны с базами силовых транзисторов,соединены с базами отключающихтранзисторов, база-эмиттерные пере-.9649 ходы которых шунтированы резистора-: ми, источник запирающего напряжения, выполненный на мостовом диодном выпрямителе, диагональ переменного то.- ка которого подключена к крайним отводам выходной обмотки трансформатора задающего генератора, а диагональ постоянного тока подсоединена через коллекторный резистор к си-ловому переходу включающих транзисторов, средняя точка выходной обмотки трансформатора задающего генерато ра соединена с эмиттерами силовых транзисторов, одним из выводов конденсатора источника запирающего напряжения, другой вьвод которого соединен с общей точкой коллекторов отключающих транзисторов, и одним из выводов конденсатора источника отпирающего напряжения, другим выводом соединЕнного с эмиттерами включающих транзисторов, задающий генератор и делитель обратной связи, подключенный к выпрямителю,С-фильтру и первому входу широтно-импульсного модулятора, введены формирователь треугольного напряжения двойной частоты, два сЛедящих транзистора, два управляющих транзистора, делитель входного напряжения, трансформатор обратной связи, входной фильтр, четыре ограничиФч тельных резистора, вспомогательныи стабилизатор, два блокировочных диода, разделительный диод, два разделительных конденсатора. и датчик тока, причем коллекторы включающих тран зисторов соединены с базами соответст вующих силовых транзисторов через кол лекторно-эмиттерный переход соответствующих следящих транзисторов, базы которых соединены с коллекторами соот ветствующих включающих и силовых транзисторов, транзисторы, управления эмиттерами подключены к шине питания, общей с эмиттерами силовых транзисторов коллекторами через ог-, раничительные резисторы - к базам соответствующих включающих транзисторов и через блокирующие диоды к крайним отводам выходной обмотки трансформатора, а базами через ограничительные резисторы - с выходом широтно-импульсного модулятора, фор" мирователь треугольных импульсов двойной частоты включает в еебя две интегрирующие КС-цепочки подключенные к первичной обмотке задающего генератора и шине питания, общей. с эмиттерами силовых транзисторов два 08 4выпрямительных диода, катоды которых объединены, а аноды подключенык средним точкам соответствующихВС-цепочек, резистор, вклюценныймежду катодами диодов и общей точкой конденсаторов,.а общая точкадиодов и резистора через разделительный конденсатор подключена квторому входу широтно"импульсного 16 модулятора, выпрямитель с С-фильт-.ром подключен-к обмотке трансформатора обратной связи, первичнаяобмотка которого подключена по двухтактной схеме включения к коллек З торам силовых транзисторов, образующих совместно с шиной питаниясиловой выход инвертора, вспомогательный стабилизатор подключен ктретьему входу широтно-импульсного 2 О модулятора через разделительный.диод к средней точке первичной обмотки задающего генератора,и к делителю входного напряжения, датчик тока включен в шину питания, общую с 2 эмиттерами силовых транзисторов, между двумя конденсаторами входногофильтра и соединен с четвертым .входом широтно-импульсного модулятора,пятый вход которого церез разделительный конденсатор соединен со средней точкой делителя входного напряЪжения.На чертеже представлена электрическая схема стабилизированного инвертора.Инвертор содержит силовые транзисторы 1 и 2, связанные с узлом управления на включающих транзисторах 3 и 4, отключающих 5 и 6 и следящих транзисторах 7 и 8 и, источниками отпирающего 9 и запирающего 10 40напряжения на мостовом выпрямителе 11 с питанием от обмотки 12 сосредней точкой трансформатора 13,задающего генератора 14 связанногос вспомогательным стабилизатором 15,широтно"импульсный модулятор с усилителем 16 постоянного тока, транзисторы управления 17 и 18, эмиттерыкоторых подключены к шине питания О 19, общей с эмиттерами силовых транзисторов, ограничительные резисторы20 и 21 в коллекторах управляющихтранзисторов 17 и 18. Блокирующиедиоды 22 и 23 подключены к базам фф вклюцнющих транзисторов и к крайним выводам обмотки.12 со среднейточкой трансформатора задающего генератора 14 которая теми же выводами связана с мостовым выпрямителем 11 источников отпирающего и запирающего напряжений, базы управляющих транзисторов. связаны через ограничительные резисторы 24 и 25 с общим выходом широтно-импульсного модулятора. Задающий генератор14 и делитель 26 обратной связи под" ключены к выпрямителю 27 с 1.С-фильтром 28 и 29; связанным с обмоткой трансформатора 30 обратной связи, Инвертор содержит также первичную обмотку 31, подключенную по двухтактной схеме включения к коллекторам силовых транзисторов, образующих с шиной питания силовой выход 32, 33 и 34 инвертора, разделительный диод 35, подключенный к средней точке первичной обмотки 36 задающегр генератора, формировательтреугольного напряжения двойной частоты, выполненный на двух интегрирующих ВС-цепочках 37, 38 и 39,40, подключенных к первичной обмотке задающего генератора и шине питания, общей с эмиттерами силовыхтранзисторов, выпрямительные диодды 41 и 42, связанные с конденсаторами КС-цепочек и общим резистором43, разделительный конденсатор 44,связанный с общим резистором и широтно-импульсным модулятором, датчик 45 тока, включенный между двумяконденсаторами входного фильтра,делитель 46 и 47 входного напряжения, соединенный через разделительный конденсатор 48 с широтно-импульсным модулятором,Инвертор работает следующим образом.При подаче входного напряженияпостоянного тока Узначинает работать задающий генератор 14, а натрансформаторе 13 и обмотках 12 и36 появляется напряжение прямоугольной формы, стабилизированное поамплитудному значению всмомогательным стабилизатором 15, который одновременно запитывает широтно-им"пульсный модулятор с усилителем16 постоянного тока,Выходная обмотка 12 со среднейточкой трансформатора задающего генератора 13 с помощью мостового выпрямителя 11 создает источник отпира. ющего напряжения на конденсаторе 9 и источник запирающегонапряжения на конденсаторе 10. Первичная обмотка 36 трансформатора задающего 64908 6генератора питает формирователь тре-угольного напряжения на элементах37"43, который формирует из прямоугольного напряжения треугольное нап"ряжение двойной частоты, а первыйразделительный конденсатор 44 передает это напряжение в широтно-импульсный модулятор с усилителем 16постоянного. тока, в котором выраба тываются импульсы двойной частотыдлительностью, обратно пропорциона"льной сигналу рассогласования нап"ряжений, снймаемому делителем 26обратной связи и опорного напряже ния внутри широтна-импульсного, модуляторас усилителем 16 постоянноготока.Широтно-импульсный модулятор 16через ограничительные резисторы 24 2 в и 25 передает импульсы двойной частоты,регулируемой длительности навход вновь введенных управляюшихтранзисторов 17 и 18 одновременно,а выходная обмотка 12 трансформато ра задающего генератора 13 черезблокирующие диоды 22 и 2 3 создаетпоочередно в такт работы задающегогенератора запретные импульсы на ограничительных резисторах 20 и 21 для 5 ф прохождения базовых токов включающих транзисторов 3 и 4 от источника9 отпирающего напряжения. Тот управляющий транзистор 17 или 18, на ограничительном резисторе 20 и 21 которого не35выделяется запретный импульс, открывает включающий транзистор 3 или 4, и соответственно через следящие 7 и 8 исиловые 1 и 2 транзисторы током отисточника 9 отпирающего напряжения,происходит распределение и повторениесиловыми транзисторами инвертора сигналов широтно-импульсного модулятора, а призакрытых включающих тран зисторах силовые транзисторы 1 или 2находятся в режиме активного запира"ния от источника 10 напряжения черезотключающие транзисторы 5 или 6. Впериод паузы между импульсами закрываются оба силовых транзистора 1 и 2 ин-м фвертора одновременным отпиранием обо"их отключающих транзистороя 5 и 6.Трансформатор 30 с выпрямителем 27,дросселем 28 и конденсатором 29 образует источник внутренней обратной связи, первичная обмотка 31 этого трансформатора подключена к коллекторам силовых транаисторов 1 и 2 инвертора,При работе инвертора стабилизируетсясреднее значение выпрямленного и де964908 7.,модулированного фильтром 28 и 29 напряжения, и соответстевнно инверторвыдает на выходе 32, 33 и 34 переменное напряжение, стабилизированное посреднему значению, которое предназначено для питания сменных модулейвыходных напряжений с трансформаторами и.С-фильтрами или других устройств а сам инвертор представляетсобой стабилизирующий модуль. 1 ОПри работе инвертора напряжениеобратной связи устанавливаетсянесколько выше напряжения вспомогательного стабилизатора 5, в результате чего после выхода на режим питание задающего генератора 14 с еготрансформатором и нагрузками осуществляется целиком от напряжения обратной связи, так как раэвязыва"щий диод 35 запирается, а питание 20слаботочных цепей широтно-импульс"ного модулятора с усилителем постоянного тока осуществляется от вспомогательного стабилизатора 15, Такоевключение повышает КПД за счет раэгрузки вспомогательного стабилизатора 15, сохраняя при этом режим активного запирания силовых транзисторов1 и 2 в дежурном режиме при воздействии сигналом логического уровня ЗфО на вход отключения,цт 1 слДелитель 46 и 47 входного напряжения передает без задержки сигналс заданным коэффициентом деления через разделительчый конденсатор 48при быстрых изменениях входного нап"ряжения на ускоряющий вход широтно-импульсного модулятора 16, павы"шая быстродействие отработки возмущающего уровня входного напряжения.Длительность полуволн инвертораможет регулироваться путем разбаланса импульсов треугольного напряжения регулятором 39,Завлита силовых транзисторов 1 и 2инвертора при К.Зна выходе осуществляется с помощью датчика 45 тока,установленного в общей шине 19 между входным и выходным конденсаторамифильтра напряжения У , Сигнал с датЫчика тока подается на соответствующийвход широтно-импульсного модулятора16, ограничивая длительность импульсов переменного напряжения и мощность, потребляемую в режиме К.З,Такая организация защиты повышает55надежность инвертора.Применение формирователя треуголь-ного напряжения в широтно-импульсном модуляторе вместо пилообразного, и прямая передача управляющих сигна" лов через вновь введенные управля" ющие транзисторы 17 и 18 с исключением управляющего трансформатора на выходе широтно-импульсного модулятора способствуют более быстрому и устойчивому переключению силовых транзисторов 1 и 2 инвертора, уменьшая тем самым динамические потери. Это повышает КПД инвертора на 5-7 и надежность, особенно при высоких частотах переключения силовых транзисторов (100 и более кГц). При этом за счет переключения питания задающего генератора к источнику стабилизированного напряжения обратной связи уменьшаются потери во вспомогательном стабилизаторе и экономится мощность, которая теряется в управляющем трансформатореОрганизация .переменного выхода стабилизированного напряжения по среднему значению в инверторе расширяет функциональные возможности для органиэации, модульного принципа унификации в виде функционально законченного узла. формула изобретения Стабилизированный инвертор, содержащий силовые транзисторы, базами подключенные к эмиттерам соответствующих отключающих транзисторов, коллекторы которых объединены, включающие транзисторы, база-эмиттерные пе; реходы которых шунтированы резисторами, коллекторами связаны с базами силовых транзисторов, соединены с базами отключающих транзисторов, база-эмиттерные переходы которых шунтированы резисторами, источник запирающего напряжения, выполненный на мостовом диодном выпрямителе, диагональ переменного тока которого подключена к крайним отводам выходной обмотки трансформатора задающего генератора, а диагональ постоянного тока подсоединена через коллекторный резистор к силовому переходу включающих транзистороб, средняя точка выходной обмотки транс" форматора задающего генератора соединена с эмиттерами силовых транзисторов, одним из выводов конденсатора источника запирающего напряжения, другой вывод которого соединен с9 9649 общей точкой коллекторов отключающих транзисторов, и одним из выводов конденсатора источника отпира ющего напряжения, другим выводом соединенного с эмиттерами включающих транзисторов, задающий генератор и делитель обратной связи, подключенный к выпрямителю, 1.С-фильтру и первому входу широтно-импульсного модулятора , о т л и ч а ю щ и й с я ю тем, что, с целью повышения КПД и надежности 1 в него введены формирователь треугольного напряжения двойной частоты, два следящих транзистора, два управляющих транзистора, де литель входного напряжения, трансформатср обратной связи, входной фильтр четыре ограничительных резистора, вспомогательный стабилизатрр,два блокировочных диода, разделительный щ диод, два разделительных конденсатора и датчик тока, причем коллекторы включающих транзисторов соединены с базами соответствующих силовых транзисторов через коллекторно эмиттерный переход соответствующих следящих транзисторов, базы которых соединены с коллекторами соответствующих включающих и силовых транзисторов, транзисторы управления эмиттерами подключены к шине питания, общей с эмиттерами силовых транзисторов, коллекторами через ограничительные резисторы - к базам соответствующих включающих транзисторов и чеоез блоЭ 5 кирующие диоды к крайним отводам выходной обмотки трансформатора, а базами через ограничительные резисторыс выходом широтно-импульсного модулятора, формирователь треугольных импульсов двойной частоты включает в себя две интегрирующие ВС-цепоч 08 10ки, подключенные к первичной обмотке задающего генератора и шине пита"ния, общей с эмиттерами силовыхтранзисторов, два выпрямительных диода, катоды которых объединены, а айЬды подключены к средним точкам соот"ветствующих КС-цепочек, резистор,включенный между катодами диодов иобщей точкой конденсаторов, а общая точка диодов и резистора черезразделительный конденсатор подключена к второму входу широтно-импульсного модулятора, выпрямитель с 1.Сфильтром подключен к обмотке трансформатора обратной связи, первичнаяобмотка которого подключена по двухтактной схеме включения к коллекторам силовых транзисторов, образующих совместно с шиной питания силовой выход инвертора, вспомогательныйстабилизатор подключен к третьему входу широтно-импульсного модулятора,через разделительный диод к среднейточке первичной обмотки задающегогенератора и к делителю входногонапряжения, датчик тока включен вшину питания, общую .с эмиттерами силовых транзисторов, между двумя конденсаторами входного фильтра,и соединен с четвертым входом широтно-иепульсного модулятора, пятый вход которого через разделительный конденсатор соединен со средней точкой делителя входного напряжения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Устройства вторичных источников электропитания, Сб, материаловсеминара общества "Знание" РСФСР,МДНТП, М., 1976, с. 65, рис. 1.2. Авторское свидетельство СССР11 758425, кл. Н 02 М 3/335, 1978