Устройство для управления транзисторным инвертором

Устройство для управления транзисторным инвертором

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК (191 (1I) (5ф)5 Н 02 И 7/537 у

/,1 с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ по изов стихиям и очнРытиям

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4622678/07 (22) 20. 12.88 (46) 30.04.91. Бюп. Р 16 (71) Пермское научно-производственное объеди не ние "Парма" (72) Е.А. Берегалон, Л.В. Туме в и С.Ю. Устинон (53) 621.316.727 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1 2724 37, кл .. Н 02 И 7/537. 1985.

Авторское свидетельство СССР

Il 1124420, кл. Н 02 I 13/18, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛ Ч УПРАВЛТ:НИЯ ТРАНЗИСТОРНЬИ ИНВГРТОРОМ (57) Изобретение относится к электроИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано при преобразовании постоянного напряжения в переменное, и частности в транзисторных иннерторах напряжения с регулируемой выходной мощностью методом широтно-импульсной модул я ции .

Целью изобретения является повышение технологичности и надежности.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 — поясш гельные временные диагр".ììû.

Устройство лля управления транзисторным инвертором на силовых транзисторах 1 и 2 содержит широтно-импульсный модулятор (ИПК) 3, выход которого подкпючен к входам первого

4 и второго 5 элементов НЕ, к перному входу элемента И-lll: б и к первым входам перлы..- эдементон И-lll. 7

2 технике и предназначено для использования в устройствах преобразования постоянного напряжения в переменное, в частности в транзисторных инверторах напряжения с регулируемой выходной мощностью методом широтно-импульсной модуляции. Целью изобретения является повышение технологичности и надежности. Цель достигается благодаря организации отпирающего и запирающего импульсов управления введением в устройство, содержащее два канала управления, триггера, двух элементов НЕ, элемента И-НГ и RC-цепочки, а в каждый канал управления — двух элементов ИЛИ-НГ ° 2 ил, I каналов управления 8,9 транзистора-. ми 1, 2 инвертора. Выход первого элемента IIF. 4 подключен к синхровходу триггера 10, прямой выход которого подключен к второму входу первого элемента ИЛИ-IIE 7 и к первому входу второго элемента ИЛИ-НЕ

11 канала управления 3, а инверсный— к информационному входу триггера 10 к второму входу первого элемента

ИЛИ-НЕ 7 и к первому входу второго элемента ИЛИ-НЕ 11 канала управления 9; вторые входы элементов ИЛИ-НЕ

11 обоих каналов управления 8,9 подключены к выходу элемента И-HF. 6, второй вход которого через резистор

12 RC-цепочки, зашунтированный диодом 13, подключен к выходу второго элемента НЕ 5 и через конденсатор

14 ГС"цепочки — к общей шине. В каждом канале управления 8, 9 выход

3 164 первого элемента ИЛИ-НЕ 7 через первый базовый резистор 15 подключен к базе формирующего включающий импульс транзистора 16, коллектор которого подключен к одному концу первичной обмотки трансформатора 17, а эмиттер через ограничительный резистор 18 к общей шине, выход второго элемента

ИЛИ-НЕ 11 через второй базовый резистор 19 подключен к базе формирующего выключающий импульс транзистора ?0, эмиттер которого подключен к общей va »e, а коллектор — к другому концу первичной обмотки тра»сфор» матора 17, средняя точка которого подключена к пяюсовому выводу источника питания 21; вторичная обмотка трансформатора 17 одним концом подключена к эмпттеру силового транзистора 1, 2, а другим — через шунтирующий диод 22 к коллектору транзистора 1, 2 » через базовый диод 23, встречно-»араллельно которому включен обратный диод 24, - к базе транзистора t, 2; между базой и эмиттером тра»зистора 1, 2 включен резистор 25 °

Устройство дпя управпения транзисторным »»vepтором работает спедующим образом.

При подаче питания на устройство для управлен»я тра»зисторным инвертором на первые входы первых элементов ИЛИ-Hl; 7 каналов управления 8,9, на первый вход элемснта 6 И-НЕ и на входы первого 4 и второго 5 элементов НЕ »ачинает поступать сигнал

ШИИ 3 (cr r,ф»г, 2a). По каждому отрицатель»ому перепаду этого сигнала »а выходе первого элемента 4 НЕ появляется положительный перепат, который поступает на синхровход триггера 10 и каждый раз переключает его в противоположное состояние относительно предыдущего. При этом импульсы с его прямого выхода (см.фиг, 2d) поступает на второй вход первого 7 и первый вход второго 11 элементов

ИЛИ-Hl . канала управления 8, а импульсы инверсного выхода (см.фиг. 2е) поступают на его информационный вход, иа первый вход второго элемента ИЛИ НГ 11 и »а второй вход первого элемента ИЛИ-НГ 7 канала управления 9, При появлении положитель" ного перепада на выходе гторого элемента 5 НЕ, который поступает через резистор ВГ-цепочки 12, зашунтирован6032 ный диодом 13, на первый вход элемента И-IIE 6 и на конденсатор 14 RC-цепочки, происходит быстрый заряд конденсатора 14 (см.фиг. 2в). Выход элемента И-НЕ 6 в этот момент находится в единичном состоянии (см.фиг. 2с), т.к. на его первом входе присутствует нулевой сигнал с О1ИИ 3, и запрещает работу вторых элементов ИЛИ-HF

11, поступая на их входы и удерживая их выходы в нулевом состоянии (см. фиг. 2q и фиг. 21). Если прямой выход триггера 10 (см,фиг. 2d) находит-. ся в этот момент в единичном состоянии, а инверсный соответственно— в нулевом, то на выход первого элемента ИЛИ-Н17 7 канала управления 8 (см,фиг. 21) поступает нулевой сиг20 нал, а на выход первого элемента

ИЛИ-НГ 7 канала управления 9 — единичный уровень (см,фиг. 2k) до тех пор, пока сигнал 11ИИ 3 (см.фиг,2а) находится в нулевом состоянии. Если

25 же прямой выход триггера 10 (см. фиг ° 2d) находится в этот момент в нулевом состоянии, а инверсный выход — в единичном (см.фиг, 2е), то пока сигнал ШИИ 3 находится в нуле30 вом состоянии (см.фиг ° 2а), на выходе первого элемента KIH-HE 7 канала управления 8 будет единичный уровень (см.фиг. 2f), на выходе первого элемента ИЛИ-НЕ 7 канала управления 9 — нулевой уровень, а когда

35 сигнал 111ИИ 3 (см.фиг. 2а) перейдет в единичное состояние, на выход первого элемента ИЛИ-НЕ 7 канала управления 8 будет поступать нулевой

40 уровень (см фиг 2f) (длительность активного нулевого уровня сигнала

131И 3 различна и зависит от сигнала разрегулирования обратной связи (на чертеже не показан). Далее, когда

45 сигнал ШИИ 3 (см.фиг. 2а) переходит в единичное состояние, он устанавливает в нулевой уровень выходы первых элементов ИЛИ-НЕ 7 канала управления 8 (см.фиг. 2f) и канала

M управления 9 (см.фиг. 2k) разрешает работу элемента И-НЕ 6 (см,фиг. 2а) и производит медленный разряд конденсатора 14 RC-цепочки через резистор

12 и выход второго элемента 5 НГ

55 (см.фиг. 2Ъ). (Постоянная времени разряда выбирается с учетом необходимой длительности запирающего отрицательного импульса силовых транзисторов 1 и 2). При этом в момент, 164 когда конденсатор 14 RC-цепо ки еще не разрядился ло уровня логического нуля (см.фиг.2b), а сигнал 1 ПРТ 3 у;«е находится в единичном уровне (см.фиг.

2а), на. выходе элемента И-fll . 6 появляется короткий отрицательный импульс (см.фиг. 2с), который поступает на выход второго элемента ИЛИ-НЕ 11 кана ла управления 9 положительньпч импульсом (см.фиг. 21), если прямой выход триггера 10 (см.фиг. 2d) находится в единичном состоянии, а инверсный (см.фиг. 2е) — в нуленом, и на выход второго элемента ИЛИ-HF. 11 канала управления 8 (см.фиг.2q) если прямой выход триггера 1О (см.фиг.2d) находится в нулевом, а инверсный (см.фиг. 2е) — единичным. Затем, когда на выходе первого элеме па ИЛИHF. 7 канала управления 9 появляется положительный импульс (см,фиг. 2k), транзистор 16, работающий н режиме генератора тока, открывается. (Величина тока, протекающего через транзистор 16, определяется величиной резистора 18 и выбирается с учетом необходимой передачи мощности н базы первого 1 и второго 2 силовых транзисторов иннертора).

Транзистор 20 канала управления 9 н этот момент заперт нулевым уровнем выхода второго элемента ИЛИ-HE 11.

Ток, протекающий через транзистор 16 с учетом коэффициента трансформации трансформатора 17, поступает через базовый диод 23 в базу второго силового транзистора 2 (см.фйг. 2n), И1унтирующим 22 и базовым 23 диодами осуществляется автоматическая регулировка величины управляющего тока второго силового транзистора 2 с отслеживанием малой глубины насыщения кназистабилизацией напряжения на его коллекторном переходе (для обеспечения необходимого падения напряжения н качестве базового диода 23 н схеме устанавливаются два диода). Степень открывания второго силоного транзистора 2 регулируется падением напряжения на базовом диоде 23 (подбором типов и количества диодов), с протеканием избытк; управляющего тока в цепь коллектор — эмиттер второго силового транзистора 2 через диод 22, Далее, по переходу импульса на выходе первого элемента ИЛИ-НЕ 7 канала управления 9 в нулевое сос гояние (см. фиг. 2k) сразу же устанавливается

6032

11 элементов ИХИ-fiE канала управления 8 присутствуют нулевые уровни.

Вследствие этого транзисторы 16 и 20 закрыты и ток через первичную и нто35 ричную обмотки трансформатора 17 канала управления 0 нне е ттееччеетт, следовательно, первый силовой транзистор 1 закрывается. Далее, когда прямой выход триггера 10 устанавливается в

40 нулевое состояние (см.фиг. 2d) а инверсный — в единичное (см,фиг.2е), сначала в единичный уровень переходит выход первого элемента ИЛИ-fIF. 7 канала управления 9, а затем, по воз45 вращению его выхода в нулевое состояние, в единичный уровень переходит выход второго элемента ИЛИ-HF. 11 канала управления 8 на время, определяемое параметрами резистора 12 и кон50 денсатора 14 RC-цепочки. При этом алгоритм работы транзистора 16 и 20 канала управления 8 аналогичен работе транзистора 16 и 20 канала управления 9, описанной ранее.

Таким образом, благодаря выполнению устройства управления транзисторHblM инвертором, согласно изобретению, повышает технологичность и, следовательно, надежность устройства.

1О

20 единичное состояние на выходе второго элемен rа ИЛИ-НГ 11 (см.фиг. 21) . которое открывает транзистор 20 и передает управляющий отрицательный импульс напряжения через трансформатор 17 с учетом коэффициента трансформации через обратный диод 24 на переход база-эмиттер второго силового транзистора 2 (см.фиг. 2). Длительность этого отрицательного импульса выбирается равной времени рассасывания зарядов в базе второго силового транзистора 2, и устанавливается постоянной времени RC-цепочки на резисторе 12 и конденсаторе 14, приблизительно равной 1-2 мкс. Так как этот отрицательный импульс, подаваемый на переход база-эми-.тер второго силоног<. транзистора 2 нормирован по длительности и амплитуде (неличина амплитуды этого импульса задана расчетными (параметрами трансформатора 17), то его величина может быть выбрана равной U «npоЭб бойкое (напряжение эмиттер-база пробойное)„

Во время работы второго силового транзистора 2, т.е. когда он открыт, первый силовой транзистор 1 закрыт, т,к. на выходах первого 7 и второго

1646032

Формула изобретения

Устройство для управления транзисторным инвертором, содержащее широтно-импульсный модулятор и каналы управления транзисторами инвертора, каждый из которых включает формирующие включающий и выключающий импульс транзисторы, базовый диод и трансфор- Ið матор, один конец вторичной обмотки которого подключен к катоду обратного диода, а другой предназначен дпя подключения к эмиттеру транзистора инвертора, к базе которого предназначен для подключения один вывод резистора, а к коллектору — катод шунтирующего диода, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения технологичности и надежности, оно снабжено тригге- 20 ром, первым и вторым элементами HR„ элементом И-НЕ, RC-цепочкой и зарядным диодом, а калдый канал управления снабжен первым и вторым элементами

ИЛИ-НЕ, ограничительным резистором и двумя базовыми резисторами, первый из которых включен между выходом первого элемента ИЛИ-НЕ и базой формирующего, включающий импульс транзистора, эмиттер которого через ограничи-. тельный резистор подключен к общей шине, а второй включен между выходом второго элемента ИЛИ-НЕ и базой фор-! мирующего выключающий импульс транзистора, эмиттер которого подключен к общей шине, а коллекторы формируюшнх транзисторов подключены к концам первичной обмотки трансформатора, один конец вторичной обмотки которого подключен к аноду шунтирующего диода и к аноду базового диода, катод которого и анод обратного диода подключены к одному выводу резистора, другой вывод которого предназначен для подключения к эмиттеру транзистора инвертора, причем выход широтно-импульсного модулятора подключен к входам первого и второго элементов

НЕ, к первому входу элемента И-НЕ и к первым входам первых элементов

ИПИ-EIE каждого канала управления, вторые входы которых подключены к противофазным выходам триггера, информационный вход которого подключен к его инверсному выходу, синхровходк выходу первого элемента НЕ, а противогазные выходы - к первым входам вторых элементов ИЛИ-НЕ каждого канала управления, вторые входы которых подключены к выходу элемента И-НЕ, второй вход которого через резистор

RC-цепочки, зашунтированный диодом, подключен к выходу второго элемента

НГ и через конденсатор RC-цепочкик общей шине.

1646032

Составитель В, амуров

Редактор E. Зубиетова Техред Л.Олийнык Корректор Н. Ренская

Тирах 394 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101