Мостовой инвертор с широтноимпульсным управлением

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

Л1)5 " 02 М 7/5387

1 ОСУДАРСТВЕННь|Й КОМИТЕТ

По ИЗОБРЕТЕНИЯЧ И ОТНРЬТИЯМ

ПРИ ГНРТ ССС (21) 4358419/07

<,22) 04. 01.88 (46) 07. 01. 91. Бюл. У 1 (72) В. А. Шувалов, Д. Л. Кузнецов и А. Н. Переверзев (53) 621. 314. 57 (088.8) (56) Электронная техника в автоматике. Под ред. И. И. Конева. Вып. 8.

N. Советское радио, 1976, с. 147, рис ° 1.

Авторское свидетельство СССР

Р 1020945, кл. Н 02 M 7/573, 1980., 54) МОСТОВОЙ ИНВЕРТОР С ШИРОТНО-ИМПУЛВСНЬК УПРАВЛЕНИЕМ (57) Изобретение относится к автоматике и преобразовательной технике и можеr быть использовано для управления

=; ктрод- ;нгателями постоянного тока

„„SU„„16193?4 А 1

2 как однофазных, так и многофазных.

Цель изобретения — повышение надежности за счет снижеи я тепловых потерь.

Мостовой инвертор содержит в каждой стойке моста первый и второй ключи 3, 4 на составном транзкс rope, состоящем из управляющего 5, 6 и силового 7, 8 транзисторов. Введены в первый ключ 3 каждой стойки дополнительного транзистора 16 транзистор 12, дополнительный диод 14, элемент НЕ 26, резистор

15 и дополнительный диод 14, щунтируюций транзистор 12. Подключение ключевого элемента 19 к базе улравлякнцего транзистора 5 обеспечивает исключение импульсного тока через указан- а ный транзистор при одновременном исключении сквозного тока. 1 нл.

Изобретение относится к автоматике и преобразовательной технике и может быть использовано дпя управления эле ктродвигателями постоянного тока как однофазных, так и многофазных.

Цель изобретения — повышение надежности путем снижения тепловых потерь.

На чертеже приведена схема инвер- 1р тора с широтно-импульсным управлением.

Инвертор содержит в идентичных Во структуре стойках 1, 2 моста последовательно соединенные первый (верхний 15 по схеме) 3 и второй (нижний по схеме) 4 ключи . Каждый из ключей выполнен на составном транзисторе, состоящем из управляющего 5 {6) и силового

7 (8) транзисторов. В ключе 3 между gQ базой и эмиттером управляющего транзистора 5 включен резистор 9 для пассивного запирания. В ключе 4 резисторы 10 и 11 того же назначения включены между базой и эмиттером управляю- 25 щего б и силового 8 транзисторов.

Ключ 3 содержит шунтирующий транзистор 12, коллектор и эмиттер которого соединены соответственно с базой и эмиттером силового транзистора 7, à 3Q база через резистор 13 - с эмиттером силового транзистора 7 и через дополнительный диод 14 и четвертый дополнительный резистор 15 — с коллектором дополнительного транзистора 16, кото" рый через третий дополнительный резистор 17 соединен с входом 18 ключевого элемента 19.

Эмиттер дополнительного транзистора t6 соединен непосредственно, а ба- 4р за через первый дополнительный резистор 20 с шиной питания. Базы управляющего транзистора 6 через резистор

21 и управляюшего транзистора 5 через резистор 22 и ключевой элемент 19 нод ключены к управляющим входам 23 и 24 первого 3 и второго 4 ключей, а база дополнительного транзистора 16 через второй дополнительный резистор 25 — к выходу элемента HE 26, вход которого соединен с управляющим входом первого ключа 3

Стойки моста подключены к шинам

27 и 28 питания.

Между базой и эмиттером силового транзистора 7 включен шунтирующий конденсатор 29. Между коллекторами и эмиттерами силовых транзисторов 7 и

8 включены блокирующие дисды .".О и 31„ предназначенные для запп ты транзи торов от, перенапряжений, возникающих в результате действия ЭДС самоиндукции, и для обеспечения неразрывности протекания тока в индуктивной нагрузке при отключении силового транзистора 8 при наличии широтно-импульсного сигнала на входе.

Выходом 32 стойки мостового инвертора является точка соединения первого 3 и второго 4 ключей. Питание мостового инвертора осуществляется от источника постоянного тока {не показан), к выходу мостового инвертора (в диагонали моста) подключается нагрузка. Работа мостового инвертора в режиме широтно-импульсной модуляции (ШИМ) осуществляется при коммутации первых ключей 3 стоек 1 и 2 моста на основной низкой частоте, а вторых 4 ключей — на повьппенной частоте регулирования ШИМ в интервале импульса основной частоты, так что при наличии

ШИМ-сигнала на входе 24 второго ключа

4 первой стойки 1 моста на вход 23 первого ключа 3 второй стойки 2 подается открывающий сигнал на частоте вращения, а при наличии ШИМ-сигнала на входе 24 второго клю:a 4 второй стойки 2 открывающий сигнал на частоте вращения подается на вход 23 первого ключа 3 первой стойки. На остальные два ключа стоек моста поступают запира1ощие сигналы.

При подаче запирающего сигнала на первый ключ 3 стойки 1 или 2 инвертированный сигнал с выхода элемента

HE 26 поступает через второй дополнительный резистор 25 на базу дополнительного транзистора 16, отпирая его. При этом открывается шунтирующий транзистор 12 током, протекающим в

его базу от положительной шины 27 питания через дополнительный транзистор 16 четвертый дополнительный резистор 15, дополнительный диод 14, через силовой транзистор 8 второго ключа на общую шину 28, шунтируя переход база — эмиттер силового транзистора 7 первого ключа 3, и запирается ключевой элемент 19 током, протекающим в его вход по цепи шина 27 питания - открытый дополнительный транзистор 16 — третий дополнительный резистор 17.

При отключении ШИМ-сигнала на входе 24 второго ключа 4 стойки 1 моста

?О

5

161 в интервале периода коммутации (первый ключ 3 стойки 1 моста заперт) ток обмотки двигателя замыкается через открытый первый ключ 3 стойки 2

l моста, первый блокирующий диод 30 стойки 1 моста и шину питания.

При этом падение напряжения на первом блокирующем диоде 30 (0,7

1,0) В является недос" àòî÷íûì дпя ин версного включения шунтирующего транзистора 12 и силового транзистора 7 через резистор 13, так как в этом случае коллекторные р-п-переходы указанных транзисторов оказываются включенными последовательно, а для отпирания указанных транзисторов необходимо напряжение 1,4-2,0 В, Невозможность инверсного включения силового транзистора 7 исключает ваз можность появления сквозного тока при последующем включении второго ключа 4.

При подаче отпирающего ШИМ-сигнала на вход 24 второго ключа 4 стойки моста в интервале периода коммутации и открывании силового транзистора Я ток заряда коллекторной емкости силового транзистора 8 первого ключа 3 протекает через шунтирующий конденсатор 29 и открытый шунтирующий транзистор 12 которые шунтируют базу силов ного транзистора 7, обеспечивая ега закрытое состояние и тем самым исключая появление сквозного тока, который имеет место при пассивном запирании. Шунтирующий конденсатор 29. ебесг ечивая перезаряд паразитной емкости ксллекториого перехода силового транзистора 7 при протекании така нагрузки через первый блокирующий ди-»р 30, снижает отрицательное напря. жение на переходе база — эм ттер транзистора 8 цо допустимой величины.

При снятии 6694-сигнала с входа 24 второго ключа 4 стойки 1 моста на вход 28 первого ключа 3 подается отпирающее напряжение, но отпирание управляющего транзистора 5 не прои.-.=одит до тех пор, пока не закроетс"" до-, полнительный транзистор 16 и не откроется ключевой элемент 19. При. задирании транзистора 16 шунтирующий транзистор 12 переходит в режим пассигного запирания, которое обеспечивается резистором 13. Задержка, возникающая при отпирании ключевого элемента 19 и управляющего транзистора 5, обеспечи= вает полное отключение шунтируюшего транзистора 12 к моменту отпирая. ..я

9374 6 транзисторов 5. Каллектарный так тран

; зистара 5 при ега включении минимальный (так как транзистор 12 заперт) .

Этим объясняется снижение тепловых потерь вследствие исключения импульс" ных токов через транзистор 12, как это имеет место в прототипе. Поскольку при закрытии шунтирующега транзистара 12 шунтирующий конденсатор 29 быстро заряжается да напряжения открывания перехода база — эмиттер силового транзистора 7 за счет перезаряда каллекторной емкости того же транзистора, то увеличение тока управляющего транзистора 5, абуславленнога зарядам шунтиру?зщего конденсатора

19, практически не происходит, Работа стойки 2 моста аналогична рабате стойки

Таким образам, изобретение обеспечивает повышенную надежность sa счет снижения тепловых пате ь, вызванных протеканием импульсного тока через уп = равл.;ющий транзистор первого ключа

IIpH Одновременном ??сключенHH сквозна га така при широтна-иьп?ульснай модуляции за исключением перекрестной работы ключей.

Формула и з а б р е т е н и я

Мостовой инвертар с широтна-импульсным управлением, содержащий в каждой стойке моста последовательно соединен ные первый и второй <лючи, подключенные к шинам питания, каждый из которых выполнен на составном транзисторе, состоящем из управляющего и снлавога транзисторов, между базами и эмиттера ы управляющих транзисторов первого и второго ключей и силового транзистора второго ключа включены резисторы для пассивного запирания, между базой и эпыттером силового транзистора первого ключа включены шунтирующий конденсатор ишунтирующий транзистор,коллектор и эмиттер которого соединены соответственно с базой и эмчттерам силового транзистора первого ключа, между базой и эмиттером шунтирующего транзистора включен резистор, между коллекторами и эмиттерами силовых транзисторов первого и второго ключей включены соответственно первый и второй блокирую55,щне диоды, ба-а управляющего транзистара второго ключа саеднчена с соответствующим управляющим входом мос",îваго инвертора, о т л и ч а ю щ и йс.я тем, что, с целью повышения на16193 74

Составитель С. Коняхин

Редактор О. Головач Техред Л.Олийнык Корректор M. Демчик

Заказ 53 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина,101 дежности эа счет снижения тепловых потерь, введены в первый ключ каждой стойки моста дополнительный транзистор с коллекторным резистором, свободный вывод которого подключен к входу ключевого элемента, включенного между управляющим входом и ограничивающим базовым резистором управляющего транзистора первого ключа, вывод которого подключен к вхбду ключевого элемента, а эмиттером — к потенциальной шике питания, элемент НК, выходо подключенный чере 3 последовател но соединенные ограничительный резистор и резистор пассивного эапирания догол— нительного транзистора к его эмиттеру, а точка соединения указанных ре-. зисторов — к базе дополнительного транзистора, коллектор которого через последовательно соединенные резисторы и диод соединен с базой шунтирующего транзистора.