Стабилизированный инвертор

Стабилизированный инвертор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

< >964908

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соввтскик

Социалистическик

Реснублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (53)M. Кл. (22) Заявлено 19 ° 05. 81 (21) 3289267/24-07

H 02 М 3/335 с присоединением заявки РЙ

3Ьеудлрствилый камитет

СССР ао делам кзееретенкй и открытей (23) Приоритет (53) УДК621.314. .57(088.8) Опубликовано 07. 10,82. Бюллетень J%37

Дата опубликования описания 07. 10. 82 . (72) Автор изобретения

ЯЦЫН)М1АЙ ДУт1 0. г ТЕ1 РЦт;(1 ДЯ

ЬИБЛНО ТЕМА

В. В. Захаров (71) Заявитель (54) СТАБИГИЗИРОВАННЫЙ ИНВЕРТОР

Изобретение относится к преоб" .V.àçoâàòåëüHîé технике и может быть использовано во вторичных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры.

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 отдельной обмотке трансформатора задающего генератора, устройство управления силовыми транзйсторами 1Х

Наиболее близок к изобретению стабилизированный преобразователь напряжения; содержащий силовые транзисторы, связанные с узлом управле" ния на включающих транзисторах, источнйки отпирающего и запирающего напряжений на мостовом выпрямителе,2 ,с питанием от обмотки со средней точкой трансформатора задающего гене ратора, широтно-импульсный модулятор е усилителем постоянного тока и выходным управляющим трансформатором $2).

Недостатками известных устройств ,являются недостаточно высокий КПД и пониженная надежность при работе на повышенных частотах, Цель изобретения - повышение КПД и надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированный инвертор, содержащий силовые транзисторы, базами подключенные к эмиттерам соответствующих отключающих транзисторов, коллекторы которых объедине . ны, включающие транзисторы, базаго эмиттерные переходы которых шунтированы резисторами, коллектора,1и связаны с базами силовых транзисторов, соединены с базами отключающих транзисторов, 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 вь вод 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, LC-фильтру и первому входу широтно-импульсного моду-лятора, введены формирователь треугольного напряжения двойной частоты, два сЛедящих транзистора, два управляющих транзистора, делитель входного напряжения, трансформа тор обратной связи, входной фильтр, четыре ограничительных 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

I 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 RC-цепочки, подключенные к первичной обмотке задающего генератора и шине питания, общей. с эмиттерами силовых транзисторов, два

08 4 выпрямительных диода, катоды кото:рых объединены, а аноды подключены к средним точкам соответствующих

RC-цепочек, резистор, включенный между катодами диодов и общей точкой конденсаторов,.а общая точка диодов и резистора через разделительный конденсатор подключена к второму входу широтно"импульсного

16 модулятора, выпрямитель с LC-фильт-, ром подключен-к обмотке трансформатора обратной связи, первичная обмотка которого подключена по двухтактной схеме включения к коллек1 торам силовых транзисторов, образующих совместно с шиной питания силовой выход инвертора, вспомогательный стабилизатор подключен к третьему входу широтно-импульсного

2О модулятора, через разделительный. диод к средней точке первичной обмотки задающего генератора;и к дели телю входного напряжения, датчик тока включен в шину питания, общую с

2S эмиттерами силовых транзисторов, между двумя конденсаторами входного фильтра и соединен с четвертым .еходом широтно-импульсного модулятора, пятый вход которого через раздели30 тельный ° конденсатор соединен со средней точкой делителя входного напряЪ жения.

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 40 напряжения на мостовом выпрямителе 11 с питанием от обмотки 12 со средней точкой трансформатора 13, задающего генератора 14, связанного с вспомогательным стабилизатором 15, широтно-импульсный модулятор с усилителем 16 постоянного тока, транзисторы управления 17 и 18, эмиттеры которых подключены к шине питания

t9, общей с эмиттерами силовых транзисторов, ограничительные резисторы

20 и 21 в коллекторах управляющих транзисторов 17 и 18. Блокирующие диоды 22 и 23 подключены к базам вклюянющих транзисторов и к крайним выводам обмотки-12 со средней точкой 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 генератор

14 и делитель 26 обратной связи под" ключены к выпрямителю 27 с LC-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, формирователь треугольного напряжения двойной частоты, выполненный на двух интегРирующих RC-цепочках 37, 38 и 39, 40, подключенных к первичной обмотке задающего генератора и шине питания, общей с эмиттерами силовых транзисторов, выпрямительные диодды 41 и 42, связанные с конденсаторами RC-цепочек и общим резистором

43, разделительный конденсатор 44, связанный с общим резистором и широтно-импульсным модулятором, датчик 45 тока, включенный между двумя конденсаторами входного фильтра, делитель 46 и 47 входного напряжения, соединенный через разделительный конденсатор 48 .с широтно-импульсным модулятором.

Инвертор. работает следующим образом

При подаче входного напряжения постоянного тока U íà÷èíàåò работать задающий генератор 14, а на трансформаторе 13 и обмотках 12 и

36 появляется напряжение прямоугольной формы, стабилизированное по амплитудному значению всмомогательным стабилизатором 15, который одновременно запитывает широтно-импульсный модулятор с усилителем

16 постоянного тока.

Выходная обмотка 12 со средней точкой трансформатора задающего генератора 13 с помощью мостового выпрямителя ll создает источник отпирающего напряжения на конденсаторе 9 и источник запирающего напряжения на конденсаторе 10. Первичная обмотка 36 трансформатора задающего

64908 6 генератора питает формирователь тре- угольного напряжения на элементах

37"43, который формирует из прямоугольного напряжения треугольное напряжение двойной частоты, а первый разделительный конденсатор 44 передает это напряжение в широтно-импульсный модулятор с усилителем 16 постоянного. тока, в котором выраба16 тываются импульсы двойной частоты длительностью, обратно пропорциона" льной сигналу рассогласования нап": ряжений, снймаемому делителем 26 обратной связи и опорного напряже1$ ния внутри широтно-импульсного, модулятора с усилителем 16 постоянного тока.

Широтно-импульсный модулятор 16 через ограничительные резисторы 24

2в и 25 передает импульсы двойной частоты .Регулируемой длительности на вход вновь введенных управляющих транзисторов 17 и 18 одновременно, а выходная обмотка 12 трансформато2$ ра задающего генератора 13 через блокирующие диоды 22 и 2 3 создает поочередно в такт Работы задающего генератора запретные импульсы на ограничительных резисторах 20 и 21 для

3ф прохождения базовых токов включающих транзисторов 3 и 4 от источника

9 отпирающего напряжения. Тот управляю-! щий транзистор 17 или 18, на ограничительном резисторе 20 и 21 которого не

3S выделяется запретный импульс, открывает включающий транзистор 3 или 4, и соответственно через следящие 7 и 8 и силовые 1 и 2 транзисторы током от источника 9 отпирающего напряжения, происходит распределение и повторение силовыми транзисторами инвертора сигналов широтно-импульсного модулятора, а при закрытых включающих тран-зисторах силовые транзисторы 1 или 2 находятся в режиме активного запира" ния от источника 10 напряжения через отключающие транзисторы 5 или 6. В период паузы между импульсами закрываются оба силовых транзистора 1 и 2 ин-

se вертора одновременным отпиранием обоих 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 стабилизируется среднее значение выпрямленного и де964908

7, модулированного фильтром 28 и 29 напряжения, и соответственно инвертор выдает на выходе 32, 33 и 34 переменное напряжение, стабилизированное по среднему значению, которое предназначено для питания сменных модулей выходных напряжений с трансформаторами и LC-фильтрами или других устройств, а сам инвертор представляет собой стабилизирующий модуль. 1Î

При работе инвертора напряжение обратной связи устанавливается несколько выше напряжения вспомогательного стабилизатора 15, в результате чего после выхода на режим пи- 1$ тание задающего генератора 14 с его трансформатором и нагрузками осуществляется целиком от напряжения обратной связи, так как раэвязыващий диод 35 запирается, а питание 2о слаботочных цепей широтно-импульс" ного. модулятора с усилителем постоянного тока осуществляется от scnoмогательного стабилизатора 15, Такое включение повышает КПД за счет раэ- 2$ грузки вспомогательного стабилизатора 15, сохраняя при этом режим активного запирания силовых транзисторов

1 и 2 в дежурном режиме при воздействии сигналом логического уровня ЗО

U на вход отключения. )CA

Делитель 46 и 47 входного напряжения передает без задержки сигнал с заданным коэффициентом деления через разделительчый конденсатор 48 при быстрых изменениях входного нап" ряжения на ускоряющий вход широтно-импульсного модулятора 16, повышая быстродействие отработки возмущающего уровня входного напряжения.

Длительность полуволн инвертора может регулироваться путем разбаланса импульсов треугольного напряжения регулятором 39.

Завлита силовых транзисторов 1 и 2 инвертора при К.З. на выходе осуществляется с помощью датчика 45 тока, установленного .в общей шине 19 между входным и выходным конденсаторами фильтра напряжения У, Сигнал с дат50 чика тока подается на соответствующий вход широтно-импульсного модулятора

16, ограничивая длительность импульсов переменного напряжения и мощность, потребляемую в режиме К.З.

Такая организация защиты повышает

Ы надежность инвертора.

Применение формирователя треуголь- ного напряжения в широтно-импульсном модуляторе вместо пилообразного, и прямая передача управляющих сигна" лов через вновь введенные управляющие 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

5-74 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 трансформаторе.

Организация .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 трансформатора задающего генератора соединена с эмиттерами силовых транзисторов, одним из выводов конденсатора источника запирающего напряжения, другой вывод которого соединен с

9 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, LC-фильтру и первому входу широтно-импульсного модулятора, отличающийся о тем, что, с целью повышения КПД и надежности1 в него введены формирователь треугольного напряжения двойной частоты, два следящих транзистора, два управляющих транзистора, де- t5 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- 25 эмиттерный переход соответствующих следящих транзисторов, базы которых соединены с коллекторами соответствующих включающих и силовых транзисторов, транзисторы управления эмитте- :ц рами подключены к шине питания, общей с эмиттерами силовых транзисторов, коллекторами через ограничительные резисторы - к базам соответствующих включающих транзисторов и через бло35 кируещие 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 RC-цепоч08 10 ки, подключенные к первичной обмотке задающего генератора и шине питания, общей с эмиттерами силовых транзисторов, два выпрямительных диофа, катоды которых объединены, а айЬды подключены к средним точкам соответствующих КС-цепочек, резистор, включенный между катодами диодов и общей точкой конденсаторов, а общая точка диодов и резистора через разделительный конденсатор подключена к второму входу широтно-импульсного модулятора, выпрямитель с LCфильтром подключен к обмотке трансформатора обратной связи, первичная обмотка которого подключена по двухтактной схеме включения к коллекторам силовых транзисторов, образующих совместно с шиной питания силовой выход инвертора, вспомогательный стабилизатор подключен к третьему входу широтно-импульсного модулятора, через разделительный диод к средней точке первичной обмотки задающего генератора и к делителю входного напряжения, датчик тока включен в шину 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 экспертизе

1. Устройства вторичных источников электропитания. Сб. материалов семинара общества "Знание" РСФСР, МДНТП, М., 1976, с. 65, рис. I

2. Авторское свидетельство СССР

У 758425, кл. H 02 М 3/335, 1978