Инвертор

Инвертор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советск нк

Социалистических

Республик (I ) )1001394

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свиа-ву и 741398 (5I )NL. Кп.

Н 02 М 7/537 (22) Заявлено 19. 10. 81 (21) 3347793/24-07 с присоеаинением заявки Мс (23) Приоритет

Гееуаврстееввый кемктет

СССР (53) УДК621. 314.

° 58(088. 8}

Опубликовано 28. 02. 83. Бюллетень Эй 8

Дата опубликования описания 28. 02 83 пе делам кзебретеккй и ютермтий

Радослав Юзефович Белче вски (ФHP) и . В.,Д. Гулый с..

Киевский ордена Ленина политех жч ский,.институт им. 50-летия Великой Октябрьской социащсти4еско революции Е (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ИНВЕРТОР!

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в стабилизированных преобразователях напряжения с широт но-импульсным регулированием.

tin основному авт.св. и 741398 известно устройство, содержащее блок управления с трансформатором, выходом соединенным с управляющим входом каждого транзистора двухтактного усилителя мощности через последовательно соединенные базовые резистор и диод, шунтированные обратно вкл.оченным диодом, причем коллектор транзистора связан с точкой соединения базовых резистора и диода через вспомогательный диод, при этом каждая пара соответствующих транзисторов двухтактного усилителя мощности снабжена дополнительным двухобмоточным насыщающимся трансформатором, а каждая из этих обмоток включена последовательно со вспомогательным диодом, причем к одноимен2 ным электродам вспомогательных диодов этой пары подключены разноименныеконцы этих обмоток 1 J.

Недостатком известного инвертора является низкий КПД из.-за значительных потерь мощности на базовых резисторах, вызванных протеканием по ним тока намагничивания насыщающегося трансформатора входящего в цепь не-линейной обратной связи. Твк как во время намагничивания напряжение на обмотке насыщающегося трансформатора имеет величину равную падению напряжения на переходе коллектор-база насыщенного транзистора и составляет 5 около 0,5-0,7 В, то количество витков обмоток трансформатора насыщения - незначительное и ток намагничивания имеет большую величину. Кроме го того, время перемагничивания трансформатора насыщения в разные полупериоды — неодинаковое, так как падения напряжения на переходах коллектор-база различных насыщенных тран3 1001 394 4 зисторов отличаются по величине. Зто1 тельного диода, вспомогательного приводит к появлению дополнительной" диода обратной связи и обмотки насыасимметрии в выходном напряжении, в щающегося трансформатора, шунтирует результате чего возникает подмагни- коллекторно -базовый переход транчивание магнитопровода силового транс.. 5 эистора. форматора, ведущее к увеличению тока Импульсы управления, поступаюнамагничивания в один из полупериодов щие на транзисторы 1, 2 и 3,4, вхои перегрузке силовых трансформаторов. дящие в разные стойки моста, нахоЦель изобретения - повышение КПД .дятся в противофазе. Формы импульсов инвертора и улучшение симметрии вы- 10 базового тока транзисторов 1,2 и 3,4 ходного напряжения. приведены на фиг.20. -Z . Между им Поставленная цель достигается тем, пульсами. управления, поступающими что в инверторе последовательно с каж- со вторичных обмоток трансформаторов дой обмоткой насыщающегося транс- 7 и 8, имеется некоторый фазовый сдвиг форматора введен диод, анод ко- 15 (фиг.2 ). Благодаря такому закону торого подсоединен к точке соеди- переключения т ранзисторов выходное нения базовых резистора и диода, напряжение инвертора имеет паузу а точка соединения его катода и на нуле (фиг.2ж). Изменяя с помощью упомянутой обмотки подключена к системы управления величину фазовоодному из концов введенного резис- 2а го сдвига управляющих импульсов, мож. тора, второй конец которого подклю- Но осуществить широтно-импульсное чен к точке соединения обратно вклю- регулирование выходного напряжения. ченного диода и базового резистора. Для уменьшения времени включения

Нв фиг.1 приведена принципиаль- транзисторов базовые резисторы и баная схема инвертора; на фиг.2- 25 зовые диоды зашунтированы обратно временные диаграммы, поясняющие его включенными запирающими диодами 31работу. 34, которые включаются при появле-Инвертор состоит из ключевых нии на вторичной обмотке согласуютранзисторов 1-4 и выходного транс- щего трансформатора запирающего наформатора 5, включенного в диагональ 30 пряжения. моста, образованного указанными тран- Так как процессы, происходящие при зисторами ко вторичной обмотке ко- переключении транзисторов 1 2 и 3 4 торого подключено сопротивление на- идентичны, для объяснения работы грузки 6. Импульсы управления тран- инвертора рассмотрим процесс переэисторами .снимаются со вторичных ключения транзисторов 1-2. обмоток согласующих трансформаторов

Предположим, что в момент време7 и 8, входящих в оконечный каскад ни + (фиг.2ц ) сердечник насыщающеблока управления, и через последова- гося трансформатора 21 в результате тельно соединенные базовые резисторы процессов, происходивших в предыду9-12 и базовые диоды 13-16 подаются щем полупериоде, находится в состоя4О на управляющие входы транзисторов нии отрицательного насыщения (- В ) ! инвертора. К коллекторам каждого (где В> - индукция насыщения материа» транзистора подключены диоды 17-20, ла сердечника). В момент =о на втокоторые совместно с базовыми диода- ричной обмотке согласующего трансми 13-16, одной из обмоток насыща- форматора 7 появляется управляющее

45 ющихся трансформаторов 21 и 22 и до" напряжение с полярностью, которая полнительными диодами 23-26 образуют для транзистора 1 является отпираюцепи нелинейной обратной евязи. Ре- щей. Транзистор 1 начинает отпираетзисторы 27-30 ограничивают ток пере- ся и по истечении времени+ф, которое . магничивания насыщающихся трансфор- определяется частотными свойствами иаторов 21 и 22, которые выполнены транзистора, переходит в состояние

56 на сердечнике в прямоугольной петлей насыщения. С момента +p начинается гистерезиса и имеют rlo две одинако- перемвгничивание сердечника насыщавые обмотки 14< и Wg, разноименными юще гася трансформатора из состояния концами включенные между однсимен- (-В Дв состояние (+В . На интерваными выводами базовых диодов и вспо- 55 ле перемагничивания индуктивное сомогательных диодов обратной связи. :, противление обмотки И для всех гарЦепочка, состоящая из последовательно моник входного тока транзистора 1 соединенных базового диода, дополни- велико и в цепи резистора 27 и диода

Инвертор по гвт.св. Г 741398, отличающийся тем, что, 50 с целью повышения КПД инвертора и улучшения симметрии выходного напряжения, последовательно с каждой обмоткой насыщающегося трансформатора введен диод, анод которого подсо55 единен к точке соединения базовых резисторов и диода, а точка соединения его катода и упомянутой обмотки подключена к одному из концов введен-.

5 10013

17 протекает .ток намагничивания сердечника, имеющий весьма малую величину. В это время диод 23 заперт, цепь нелинейной отрицательной обратной связи оказываетсл разомкнутой, ток базы транзистора 1 равен входному

-току,Д „(иг. 20)и транзистор 1 поддерживается в режиме насыщения. При этом напряжение между эмиттером и коллектором транзистора 1 равно !О

U0 H o,ôèã.23). Транзистор 2 в ин1 тервале t О - t заперт отрицательным напряжением обмотки управления трансформатора 7 и напряжение на его коллекторе примерно равно íà- t5 пряжению источника питания F.,1 ()иг.2р).

Параметры насыщающегося трансформатора 2 1 (22)выбраны так, что время его перема гничивания из состояния 20

1-В ) в состояние (+Р )несколько ,меньше длительности отпирающего импульса тока (фиг. 2а ). В момент времени .сердечник трансформатора насыщается, индуктивное сопротив- 25 ление обмотки И,1 резко уменьшается, отпираются диоды 17 и 23 и начинает действовать цепь нелинейной отрицательной обратной связи. В результате ее действия ток базы транзистора 50 уменьшается до величины Эфйиг.2а, а рабочая точка транзистора оказывается на границе области насыщения. Напряжение между эмиттером и коллектором при этом возрастает. до величины Upped,фиг.2$). В интервале времени t — t благодаря действию . нелинейной отрицательной обратной связи величина тока базы транзистора автоматически поддерживается такой, что транзистор находится на границе активной области и области насыщения.

8 таком режиме схема находится до момента времени, пока не произой-<5 дет смена полярности управляющих напряжений на вторичных обмотках трансформатора 7. Так как в результате действия обратной связи транзистор

1 к моменту t находится на границе области насыщения, то при появлении запирающего напряжения уменьшение его коллекторного тока начинается одновременно с увеличением тока коллектора транзистора 2, на базе которого действует отпирающее напряжение.

Следовательно, в интервале коммутации транзисторы 1 и 2 находятся в активном режиме (Фиг.2 д, ж ).

94 6

После запирания транзистора 7. сер. дечник насьицающегося трансформатора перемагничивается из состояния (+Q) в состояние (-В )под действием наМ пряжения, действующего на оэмотке 2.

В дальнейшем процессы в инверторе повторяются, 8 момент намагничивания к обмотке трансформатора насыщения прикладывается разность напряжения на выходной обмотке согласующего трансформатора блока управления и паде- ния напряжения на переходе коллекторэмиттер насыщенного транзистора. В результате количество витков обмоток трансформатора насыщения увеличи- . вается и тем самым уменьшаетсл ток намагничивания.

Учитывая, что сердечники (в частности ферритовые) имеют петлю гистереэиса, отличную,,от идеально поямо- угольной, то для получения фиксированного (резкого ) насыщения трансформаторов рекомендуется создать ток,намагничивания в несколько раз превышающий ток, соответствующий началу горизонтального участка петли.

Кроме того, если .выходное напряжение системы управления стабилизировано по амплитуде, время перемагничивания трансформаторов насыщения будет почти одинаковым, так как: разброс напряжений Ugg g на пере" ходах коллектор-эмиттер насыщенных транзисторов меньше сказывается на величине напряжения перемагничивания. Благодаря этому достигается симметрия выходного напряжения инвертора.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить

КПД устройства и устранить. несиммет рию выходного напряжения.

Формула изобретения

7 1001 ного резистора, второй конец которого подключен к точке соединения обратно включенного диода и базового резистора.

394 8

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Авторское свидетельство СССР

9 74 1398, кл. Н 02 И 7/537; 1978.

1001394

Составитель Т. Ершова

Редактор Л.Пчелинская ТехредТ.фанта

Корректор А.Дзятко

Подписное филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 1440/71 Тираж 685

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5