Инвертор с регулируемой шириной импульсов выходного напряжения

Инвертор с регулируемой шириной импульсов выходного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Соввтсннк

Соцналнстнчесннк

Ресйубйнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ С ВТВЛЬСТВУ

{61) Дополнительное к авт. свмд-ву— (2?) Заявлено 100178 (?1) 2568873/24-07 с присоединение«а заявки Nо(?3) ПриоритетОпублнновамо 230881, Ьюллетемь И9 31 ()858192 рцм. к,.

Н 02 M 7/537

G 05 F 1/56

I оеударстаенннЯ «оинтет

СССР но делам нзобретен«Я н от«рмтнй (53) УДЫ 621. 314..58(088.8) Дата опублмковамняопмсамия 230881 (7?) Авторы изобретен и я

В. В. Сазонов н В.Т. Барабаш (11) 3аявнтель

Куйбышевский институт инженеров железнодорожного транспорта (54) ИНВЕРТОР С РЕГУЛИРУЕМОЙ ШИРИНОЙ

ИМПУЛЬСОВ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к преобразовательной технике и Может быть использовано в системах вторичного электропитания а именно в стабилизированных ннверторах с широтно«импульсной модуляцией напряжения.

Известны инверторы регулируемой длительностью импульсов выходного напряжения, содержащие магнитный на сыщающийся элемент и звпающкй генера-. тор стабильной частоты (1 1, Недостатком этих устройств является инерционность изменения и кирины импульсов при изменении управляющего напряжения.

Большим быстродействием обладают

1 ннверторы, содержащие полумостовой неснмметрйчный транзисторный актогенератор, в котором параллелъно одному из транзисторов включена первичная обмотка насгацающегося трансформатора через источник управляющего напряжения P).

В таких инверторах не обеспечивается постоянство частоты выходных импульсов и низок КПД, так как приведенный тбк нагрузки, проходя через источник управляющего напряжения, создает в нем значительные потери мощности.

Цель изобретения — повышение КПД и стабильности частоты выходных импульсов.

Эта цель достигается тем, что в инвенторе, содержащем прлумостовой транзисторный автогенератор и насыщающийся трансформатор, первичная обмотка которого через источник управляющего напряжения подключена параллельно одному иэ транзисторов автогенератора, введен дополнительный выходной трансформатор, первичная обмотка которого шунтирована через диод и резистор первой дополнительной обмоткой насыщакицегося трансформатора и подключена параллельно транзистору автогенератора через дополнителъный транзистор, вход которого соединен ао второй дополнительной обмоткой иасыщающегося трансформатора.

Иа чертеже приведена электричес«ая схема предлагаемого устройства.

Инвеитор состоит из насыщающегося трансформатора 1, дополнительного траксформатора 2, транзисторов 3-5 (в качестве элемента 4 может использоваться не только транзистор, а любой ключ, например, эаьаикакзций диод силового каскада импульсного стабилизатора). Первичная обмотка 6 тран858192 сформатора одним концом присоединена к источнику управляющего напряжения

Чу, другим концом- к точке соединения транзисторов 3 и 4. Базы этих транзисторов через резистор 7 подключены к обмотке обратной связи 8. Источник 5 итания Чп и источник управляющего апряжения соединены, одноименными полюсами. Обмотка 9 дополнительного трансформатора 2 одним концом подсоединена к общей точке транзисторов 0

3 и 4. другим концом через транзистор

5 - к точке соединения источников Чп и V» а через диод 10 и резистор 11к дополнительной обмотке 12 основного трансформатора. Выходная обмотка

13 расположена на сердечнике трансформатора 2. Базовая цепь транзистора 5 подключена к обмотке 14 трансформатора 1 через резистор 15.

26

Схема работает следующим образом.

В течение первого интервала времени (t< ) напряжениями на обмотках

8 и 14 транзисторы 3 и 5 открыты и находятся в насыщении, а транзистор

4 закрыт. Диод 10 заперт напряжением на обмотке 12. При этом к обмотке б трансформатора 1 через транзистор 3 приложена разность напряжения Чди V> а к обмотке 9 трансформатора 2 через транзисторы 3 и 5-(напряжение V„ ). В 30 течение этого интервала происходит перемагничивание сердечников обоих трансформаторов от состояния насыщения, до которого сердечники были размагничены в предыдущем интервале. Па- 35 раметры трансформаторов выбраны такими, что в течение времени t< сердечник трансформатора 2 перемагничивается полностью, а сердечник трансформатора 1- неполностью. 46

При насыщении сердечника трансформатора 2 возрастает ток его намагничивания, протекающий через обмотку 9, а а следовательно, и коллекторные токитранзисторов 3 и 5. Режим базовых цепей этих транзисторов выбран такии, что при увеличении намагничивающего тока первым иэ насыщения выходит транзистор З.При этом напряжение на обмотках б и 8 падает, что способствует выходу из насыщения транзистора 3, и развивается лавинообразный процесс переключения схемы, как в обычном магнитном мультивибраторе.

В результате транзисторы 3 и 5 оказываются запертыми, а транзистор 4 от- $$ крытым. Время полного перемагничивиния сердечника трансформатора 2 определяеся известным выражением . ы (i) с„- ч„

° 6 где В и Q> -индукция насыщения и

2 площадь поперечного сечения трансформатора 2;

Чз- число витков обмотки 9.

Изменение индукции в сердечнике трансформатора 1 в течение времени

t происходит на величину

Ч (2)

Ч О4 где. Я„ — площадь поперечного сечения сердечника трансформатора 1;

W< — число витков обмотки 6.

В следующим интервале (t< ) к обмотке 6 через транзистор 4 йриложено напряжение V> „ a к обмотке 9 через открытый диод 10 и токоограничивающий . резистор 11 — напряжение на обмотке

12. Это напряжение должно быть такой величины, чтобы полное обратное перемагничивание сердечника трансформатора 2 происходило за время, меньщее времени t>. После насыщения сердечника трансформатора 2 ток через обмотки 12 и 9 будет ограничиваться резистором 11. Поэтому насыщение сердечника трансформатора 2 не приведет к значительному увеличению коллекторного тока транзистора 4 и не вызовет перек. лючення схемы. Прн насыщении же сердечника трансформатора 1 ТоК обмотки

6 начинает возрастать, приводя к выходу транзистора 4 иэ насыщения, в результате чего, транзисторы 3 и 5 открываются, а транзистор 4 и диод

10 запираются. Процесс повторяется.

Величина интервала t определяется временем перемагннчивания сердечника трансформатора 1 на величину АВ файф 9 (У

Еоэффициент заполнения выходных импульсов (на обмотке 13} равен т — — — -"-, () а4+ t< Чп а период модуляции равен

W

Из выражения 4 видно, что в предлагаемом инвентрторе обеспечивается такая же зависимость от Чп и Vy, как: и в известных схемах. Однако период модуляции зависит только от параметров трансформатора 2 и от управляющего иапряжеиия, а поскольку это направлеиие обычно меняется незначительно (s параметрических стабилизаторах напряжения Чу const и является опорным напряжением), период будет также изменяться незначительно..

В предлагаемом инвенторе мощность через трансформатор 2 поступает в нагрузку полностью от источника питания. От источника управляющего напряжения нотребляется только мощность, необходимая для перемагничивания сердечника трансформатора 1 s обоих направлениях и сердечника трансформатора

2 в одном направлении. Эта мощность невелика, что упрощает схему управления. Таким образом, предлагаемый ин5

858192

Формула иэобр тения

Составитель В.Моин

Редактор Т.Иванова Техред А. Ач Корректор Р. Иакаренко

Заказ 7263/89 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного ковастета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул. Проектная, 4 венртор, обеспечивая такой же алгоритм управления, как и известные схемы, имеет постоянную частоту модуляции н требует меньшей мощности управления, что позволяет оптимизировать фильтр силовых каскадов и повысить

ЕПД

Инвертор с регулируемой выриной импульсов выходного напряжения, содержащий полумостовой автогенератор и насыщаюзвюйся трансформатор, первичная обмотка которого через источник управляющего напряжения, включена парал->> лояльно одному из силовых ключевых элементов автогенератора, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения КПД и стабильности частоты, насыщающийся трансформатор снабжен двумя дополнительными обмоткава<, дополнительным выходным трансформатором, транзистором, диодом и резистором причем первичная обмотка дополнительного трансформатора йунтирована через диод и резистор первой дополнительной обмоткой нас «щающегося трансформато- . ра н подключена параллельно ключевсм му элементу автогенератора через дополнительный транзистор, управляюь,ий вход которого соединен со второй дополнительный обмоткой насыцающегося трансформатора.

Источники информации, пр; нятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

В 543928, кл. С 05 F 1/64, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

9 373712, кл. С 05 F 1/56, 1970(протбтип).