Самовозбуждающийся инвертор

Самовозбуждающийся инвертор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к преобразовательной технике в области электротехники. Цель изобретения - повышение быстродействия и КПД. Инвертор содержит выходной трансформатор 1 с первичной обмоткой

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (sl)s Н 02 М 7/538

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТО РС КО МУ. СВ ИДЕТЕЛ Ь СТВУ (21) 4764291/07 (22) 04.12.89 (46) 15,02.92. Бюл. N 6 (71) Опытное проектно-конструкторско-технологическое бюро Сибирского научно-исследовательского института механизации и электрификации сельского хозяйства СО

ВАСХНИЛ (72) А.В.Нюкалов, М.S,Ñåìåíoâ, Ю.Е.Семенов и Г.B.Ôîìèí (53) 621.314.058(088.8) (56) Ромаш Э,М. и др. Высокочастотные транзисторные преобразователи, М.: Радио и связь, с. 94-95, 1988.

Патент США N 2963648, кл. Н 02 М 7/523, 1968.

Авторское свидетельство СССР

N 1267567, кл, Н 02 М 7/523, 1986.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразовательной технике, и может быть использовано при построении вторичных источников электропитания.

Известны схемы самовозбуждающихся инверторов, недостатком которых является зависимость быстродействия КПД от величины напряжения питания, так как напряжения на базовых обмотках силовых транзисторов меняются с его изменением, а значит изменяются и базовые токи и коэффициенты насыщения силовых транзисторов, что влияет на быстродействие, а потери на базовых резисторах, величина которых рассчитана на наименьшее возможное напряжение питания, снижают КПД при боль(54) САМОВОЗБУЖДАЮЩИЙСЯ ИНВЕРТОР (57) Изобретение относится к преобразовательной технике в области электротехники.

Цель изобретения — повышение быстродействия и КПД. Инвертор содержит выходной трансформатор 1 с первичной обмоткой (3, 4) и обмоткой отрицательной обратной связи 2, силовые транзисторы 6, 7, параллельный резонансный контур. Первый резистор

20 и два вспомогательных транзистора 18, 19 включены таким образом, что последние регулируют ток базы силовых транзисторов

6, 7, независимо от тока нагрузки и величины напряжения питания таким образом. что поддерживают их на границе насыщения, За,счет этого достигается максимальное быстродействие и при этом ток базы потребляется непосредственно от источника питания, что позволяет исключить специальные базовые обмотки. 1 ил. ших его величинах. Кроме того, на силовом трансформаторе необходимы специальные обмотки положительной обратной связи, что значительно усложняет изготовление трансформатора, особенно если инвертор рассчитывается на небольшую выходную мощность и маленькое входное напряжение, т,е. трансформатор имеет малые размеры.

Известна схема самовозбуждающегося инвертора без специальных обмоток положительной обратной связи, но в ней потери в базовых резисторах еще больше, так как используется двойное напряжение питания и быстродействие также. ухудшается с возрастанием величины напряжения питания.

1713060

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является самовозбуждающийся инвертор, содержащий выходной трансформатор с обмотками положительной и отрицательной обратной связи, силовые и коммутирующие транзисторы, времязадающий дроссель и параллельный резонансный контур, шунтированный резистором.

Недостатки этого инвертора аналогичны описанным выше, т.е. имеются специальные обмотки положительной обратной связи, напряжение на которых меняется с изменением напряжения питания, в результате чего меняются токи баз и коэффициенты насыщения силовых транзисторов, а так как величина ограничительных резисторов рассчитывается такой, чтобы обеспечить насыщенное состояние силовых транзисторов при минимально возможной величине. напряжения питания, то во всех остальных случаях силовые транзисторы оказываются перенасыщенными, что ухудшает быстродействие. Потери на ограничительных резисторах.снижают КПД инвертора так же, как и повышенные динамические потери на силовых транзисторах, которые существенно возрастают, когда силовые транзисторы перенасыщенны.

Целью изобретения является повышение быстродействия и КПД при изменении величины напряжения питания.

На чертеже приведена электрическая схема предлагаемого инвертора.

Самовозбуждающийся инвертор содержит выходной трансформатор 1 с обмоткой отрицательной обратной связи 2 и первичной обмоткой, состоящей из полуобмоток 3, 4, средняя точка которых подключена к первому выводу источника питания 5, второй вывод которого соединен с общей шиной.

Коллекторы силовых транзисторов 6, 7 подключены к крайним точкам обмоток 3, 4, базы через ограничительные резисторы 8, 9 подключены к коллекторам друг друга, а эмиттеры через параллельный резонансный контур, состоящий из дросселя 10 и конденсатора 11, шунтированный резистоpdM 12, подключены к общей шине. Коллекторы коммутирующих транзисторов 13, 14 подключены к базам силовых транзисторов

6, 7,эмиттеры — к общей шине, а базы соединены через последовательно включенные обмотку отрицательной обратной связи 2 и времязадающий дроссель 15, образующими вместе с резисторами 16, 17 времязадающую цепочку. Эмиттеры вспомогательных транзисторов 18, 19 соединены и через токоограничительный резистор 20 подключены к первому выводу источника питания 5, их коллекторы подключены к базам, а базы — к коллекторам силовых транзисторов 6, 7.

Выходное напряжение снимается с обмотки

21 выходного трансформатора 1.

5 Инвертор работает следующим образом.

С подключением на вход инвертора напряжения питания от источника 5 замыкается цепь положительной обратной связи, 10 один из силовых транзисторов 6, 7 полностью открывается, а второй закрывается.

Предположим, что открыт силовой транзистор 6, при этом транзистор 7 закрыт. К полуобмотке 4 приложено напряжение пи15 тания. Открытый транзистор 18 стабилизирует ток базы транзистора 6, чтобы поддерживать его на границе насыщения следующим образом. Если транзистор 6 входит в глубокое насыщение, резко

20 уменьшается падение напряжения на его переходе коллектор — база. При этом соответственно также уменьшается падение напряжения коллектор — база транзистора 18, в результате чего резко падает его коэффи25 циент усиления по току и уменьшается ток коллектора, т.е. ток базы транзистора 6, который в результате становится менее насыщенным, Если транзистор 6 начинает выходить из насыщения, например, в ре30 зультате возрастания тока коллектора, падение напряжения коллектор — база транзисторов 6 и 18 возрастает, увеличивается коэффициент усиления по току транзисторов 18, возрастает ток базы транзистора

35 6 и тот вновь входит в насыщение, Аналогичные процессы будут происходить при изменении величины нагрузки и напряжения питания, поддерживается постоянная степень насыщения, что позволяет обеспечить

40 максимальное быстродействие при выклю- чении.

При этом под действием напряжения с обмотки 2 отрицательной обратной связи через резисторы 16, 17 перемагничивается

45 времязадающий дроссель 15. Сумма напряжений на колебательном контуре (10, 11, 12) и резисторе 16 от тока намагничивания дросселя 15 приложена к базе транзистора

13. Когда дроссель 15 начнет насыщаться, 50 ток его резко возрастает и транзистор 13 откроется и зашунтирует вход силового транзистора 6. Транзистор 6 закрывается, напряжение на его коллекторе резко возрастает, начинает открываться транзистор 7, 55 напряжение источника питания 5 прикладывается к обмотке 3, замыкается цепь положительной обратной связи, и транзистор 7 насыщается, а транзистор 6 полностью закрывается. Времязадающий дроссель 15 начинает перемагничиваться в другую сторону

1713060 и процесс полностью повторяется. Наличие резонансного контура (10, 11, 12) позволяет как и в прототипе корректировать моменты включения коммутирующих транзисторов

13, 14 таким образом, чтобы симметриро- 5 вать токи силовых транзисторов 6, 7, устраняя одностороннее подмагничивание трансформатора 1. Токоограничительный резистор 20 необходим для ограничения максимально возможного тока базы сило- 10 вых транзисторов 6, 7, а ограничительные резисторы 8, 9, служат для замыкания цепи положительной обратной связи при смене полярности напряжения на обмотках трансформатора в начале каждого полупериода 15 выходного напряжения, когда еще закрыт один из транзисторов 18, 19, и создании начального тока базы транзисторов 6, 7 (см. диаграммы напряжений в узловых точках схемы инвертора), 20

Таким образом, введение вспомогательных транзисторов позволяет регулировать ток базы силовых транзисторов так, чтобы поддерживать степень их насыщения независимой от величины напряжения пи- 25 тания и нагрузки, что позволяет увеличить быстродействие, и хотя и не исключает полностью наличие ограничительных резисторов, позволяет существенно увеличить их сопротивление, выбрав его таким, чтобы 30 только обеспечить начальный ток базы силового транзистора, что увеличивает КПД.

Кроме того, за счет увеличения быстродействия транзисторов уменьшаются динамические потери на переключение на них, что 35 увеличивает КПД инвертора.

КПД инвертора по сравнению с прототипом увеличился в 1,5 раза, длительность переходного процесса уменьшилась до 0,1 мс.

Формула изобретения

Самовозбуждающийся инвертор, содержащий выходной трансформатор с первичной обмоткой, средняя точка которой подключена к первому входному выводу и первому выводу первого резистора, и обмоткой отрицательной обратной связи, силовые транзисторы, коллекторы которых подключены к крайним точкам первичной обмотки, эмиттеры через параллельный резонансный контур, шунтированный резистором, подключены к второму входному выводу, а базы — к первым выводам ограничительных резисторов, коммутирующие транзисторы, эмиттеры которых соединены с вторым входным выводом, коллекторы подключены к базам силовых транзисторов, а базы соединены друг с другом через последовательно включенные обмотку отрицательной обратной связи и времязадающий дроссель, а с вторым входным выводом— через соответствующие базовые резисторы, о тл и ч а ю щи йся тем, что, с целью повышения быстродействия и КПД, в него введены два вспомогательных транзистора, коллекторы которых подсоединены к базам соответствующих силовых транзисторов и вторым выводам ограничительных резисторов противоположных плеч, базы вспомогательных транзисторов подключены к коллекторам силовых, а эмитт эры — к второму выводу первого резистора.