Инвертор

 

Союз Советских

Сьцнаттнстнческих

Республик

ОП ЙСАНИЕ

И ЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ оц84525) 403 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29. Об. 79 (21) 2787015/24-07 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Опубликовано 07. 07, 81. Бюллетень № 25 (51)М. Кд.

Гасударственный квинтет

Н 02 И 7/537 ио делам изобретений н открытий (5Ç) УДК б21. 314, ° 58 (088.8) Лата опубликования описания 07,07,81

В Л Ьычков (72) Автор изобретения (71) Заявитель (54) ИНБЕРТОР

Изобретение относится к электротехнике, в частности к пнверторам, пpеобразующ11м поcTОянный ток в ременный.

Известен инвертор (11, выполнен5 ныи по схеме автогенератора с отво— дом от средней точки первичной обмот» кн силового тттансформатора, подключенной к источнику питания. Крайние выподы первичной обмотки силового

10 трансформатора подключены к коллекторам коммутирующих транзисторов.

Кроме того, первичная обмотка силового транс,Ьорматора подключена через резистор к первичной обмотке управ15 ляюшего транс<Ьорматора, втори-шые обмотки которого подключены непосредственно к переходам база- эмиттер коммутирующих ч ранзисторов.

Непосредственное подключение вто20 ричных обмоток управляющего трансЬорматора к переходам база-эмиттер коммутирующих транзисторов обеспечивает умень!пентте рассеиваемой мощности на коммутирующих транзисторах в режиме переключения благодаря сокращению времени рассасывания неосновных носителей в их базах и позволяет транзисторам при .короткозамкнутом переходе база-эмиттер выдерживать наиболее высокое напряжение на промежутке коллектор- эмиттер при отсутствии запирающего напряжения.

Известен также инвертор f 2), выполненный по полумостовой схеме, содержащий два коммутирующих транзистора в одном плече моста и два конденсатора в другом плече моста, силового трансформатора, первичная обмотка которого включена в диагональ моста, и управляющий трансформатор, первичная обмотка которого подключена через резистор к обмотке обратной связи силового трансформатора, а вторичная обмотка к базо- эмиттерному переходу одного из коммутирующих транзисторов, управляющие переходы

845251 4

40 которых зашунтированы вторичными управляющими обмотками.

Недостатком известных устройств является несимметрия разнополярных импульсов на выходе инвертора из-за

5 разброса входных статических и частотных характеристик коммутирующих транзисторов, Следствием этого является одностороннее намагничивание сердечников управляющего и силового трансформаторов, что влечет за собой увеличение частоты коммутации инверто-. ра и нарушение симметрии разнополярных импульсов на выходе инвертора как по амплитуде, так и по длительности»

Целью изобретения является устранение асимметрии выходного напряжения иннертора.

Поставленная цель достигается тем, что в инвертор введены два управляющих транзистора разного типа проводимости, два диода, тактовый генератор и второй управляющий трансформатор, первичная обмотка которого подключена через второй резистор к обмотке обратной связи силового трансформатора, вторичная обмотка является обмоткой, шунтирующей баэо- эмиттерный переход другого коммутирую- 30 щего транзистора, причем параллельно первичным обмоткам управляющих трансформаторов через диоды, включенные соответственно типу проводимости транзисторов, подключены промежутки 35 коллектор-эмнттер управляющих транзисторов, переходы база- эмиттер которых соединены с выходом тактового генератора °

Кроме того, тактовый генератор содержит интегрирующую RC-цепочку и ограничитель амплитуды переменного напряжения, вход которого является входом тактового генератора, подклю- 45 ченного к обмотке обратной связи силового трансформатора, выход ограничителя амплитуды переменного напряжения подключен к входу интегрирующей

RC-цепочки, потенциальный полюс выхо- so да которой является потенциальным полюсом выхода тактового генератора и соединен через два равных по ве— личине резистора с входными выводами, а нулевой полюс- с общей точ- 55 кой двух конденсаторов. Общая точка первичных обмоток управляющих трансформаторов подключена к отводу от обмотки обратнои связи силового ° трансформатора, Электвическая схема инвертора представлена на чертеже.

Инвертор содержит коммутирующие транзисторы 1 и 2 и конденсаторы

3 и 4,включенные по схеме моста.

Силовой трансформатор 5, содержит первичную обмотку 6, включенную в диагональ моста, вторичную ббмотку

7, подключенную к выходным клеммам стабилизатора и обмотку 8 обратной связи.

Первый управляющий трансформатор 9 с первичной обмоткой 10 и вторичной обмоткой 11, у которого обМотка 10 подключена через первый резистор 12 к обмотке 8 трансформатора

5, а обмотка ll трансформатора 9 подключена непосредственно к переходу база-эмиттер первого коммутирующего транзистора l. Второй управляющий трансформатор 13 с первичной обмоткой 14 и вторичной обмоткой

15, у которого обмотка 14 подключена через второй резистор 16 к обмотке

8 трансформатора з, а обмотка 15 подключена к переходу базо- эмиттер второго коммутирующего транзистора

2. Параллельно обмоткам 10 и )4 управляющих трансформаторов 9, 13 через диоды 17 и 18, включенные соотвественно типу проводимости транзисторов, подключены промежутки коллектор- эмиттер управляющих транэис— торов 19 и 20 разного .типа проводимости, переходы базо- эмиттер которых соединены с выходом генератора 21.

В состав тактового генератора входит ограничитель 22 амплитуды переменного напряжения, содержащий резистор 23, мостовой выпрямитель 24, стабилитрон 25 и интегрируюцгая цепь, преобразующая прямоугольное напряжение в пилообразное, содержащая резистор 26 и конденсатор 27.

Выход интегрирующей RC-цепи подключен через два равных по величине резистора 28 и 29 соответственно к положительному и отрицательному

ВХОДНЫМ ВЫВОДам, Инвертор работает следующим Образом.

Предположим, что В рассматриваемый момент времени транзистор 1 вошел в режим насыщения, а транзистор 2 — в режим отсечки. В этом режиме с обмотки 8 трансформатора 5

5 845 на вход генератора 21 и на обмотки

10 и 14 трансформаторов 9 и 13 посту— пает через резисторы 12 и 16.отрицательное напряжение. В результате на обмотке 11 трансформатора 9 будет действовать положительное напряжение, удерживающее транзистор 1 в режиме насыщения,, а на обмотке 15 трансформатора 13 — отрицательное, которым транзистор 2 удерживается в режиме отсечки. Отрицательное напряжение, действующее на обмотке обратной связи трансформатора 5, проходя через ограничитель 22, ограничивается сверху на заданном уровне. Это дости- is гается тем, что при достижении стабилизируемого значения амплитуды напряжения, действующего на входе выпрямителя 24, происходит пробой стабилитрона 25, и текущий через него ток, создавая падение напряжения на резисторе 23, препятствует дальнейшему увеличению напржкения, дей— ствующего на входе мостового выпрямителя. Стабилизированное по ампли- .2s туде перемеиное напряжение прямоугольной формы далее поступает на вход интегрирующей RC -цепочки 26, 27, преобразующей прямоугольное напряжение в пилообразное ° При заряде через резистор 26 конденсатора 27 в рассматриваемый момент времени на нем формируется пилообразИое напряжение отрицательной полярности, которое по мере заряда начинает превышать напряжение отсечки

Входной характеристики транзистора

19, вызывая его отпирание. Транзистор 19, открываясь, переключает обмотку 10 трансформатора 9 с правой 40 части, обмотки 8 трансформатора 5, действующее напряжение на которой соответствует по фазе положительной обратной связи, на левую часть обмотки, фаза действующего напря.,е- 4s ния, на которой соответствует отрицательной обратной связи. В результате напряжение на переходе базаэмиттер транзистора станет отрицательным, что ускорит процесс рас- 50 сасывания неосновных носителей в его базе. Вследстьи» этого сокра †. щаются потери мощности на коммутирующих транзисторах в динамическом режиме и сокращается время задерж- 55 ки выключения, обусловленнбе частотными параметрами транзисторов. Поскольку трансформаторы .9 и 13 разме30

251 4 щены на разных сердечниках, то смена полярности напржкения на первичной обмотке трансформатора 9 еще не вызывает смену управляющего напряжения транзистором 2 и потому не приведет к известному паразитному режиму сквозных токов. Запирающее напряжение, действующее на входе транзистора l, начнет спадать одновременно с выходом из рюкима насыщения промежут- ка коллектор- эмиттер транзистора

1, поскольку это запирающее напряжение сформировано его же током эмиттера. На. этом заканчивается фор мирование одного полутакта выходного напряжения инвертора и начинается формирование другого полутакта.

С момента запирания транзистора

1 запасенная энергия в индуктивности обмоток трансформаторов вызывает изменение полярности напряжения на обмотке 8 трансформатора 5, в результате чего на вход транзистора

1 поступает запирающее напряжение, а на вход транзистора 2 — отпирающее ° При этом транзистор 19 уже не будет оказывать воздействия, поскольку диод 17 будет смещен обратным напряжением. Теперь положительное напряжение, действующее на обмотке

8 трансформатора 5, поступает на вход генератора 21 и, проходя через его цепи, будет формировать положительное напряжение пилообразной формы, которое теперь откроет транзистор 20, на который через диод 18 с обмотки 14 трансформатора 20 поступает положительное напряжение. Весь процесс повторяется и протекает аналогично рассмотренному процессу формирования предыдущего полутакта.

Разброс величин напряжений базоэмиттер транзисторов и 2 не вызывает одностороннего намагничиванилсердечников трансформаторов 9 и 13 в рабочие полутакты, поскольку в нерабочие полутакты, когда коммутирующие тРанзистоРы заперты, к первичным обмоткам управляющих трансформаторов прикладываются более высокие напряжения, которые обеспечивают гарантированное размагничивание сердечников управляющих трансформаторов перед следующим рабочим тактом.

Использование новых элементов (второго управляющего трансформатора, двух управляющих транзисторов, тактового генератора и других вспомога15 изобретения

Формула

1. Инвертор, содержащий два коммутирующих транзистора, включе)п(ых

B ОДНУ ИЗ СТOe(C МОСТa ) СИЛ0130Й ТP<) ff(i <0 форматор, первичная обмотка которого вкл(очена в диагональ моста, и )(ерный управляющий трансформатор, 1(ервнч((л» обмотка которого подключена через (ервый резистор к обмотке обратной св»зи си)(ового транс(1)орм;и орл, I! 1)торичная обмотка — к ба)n- эмиттерному переходу одного из комму ирующих транзисторов, уиравт)яю(!(Не переходы которых з ашунтировл ны вт Îричн}<(ми 3() управляющими обмотками, о т л 1! ч лю шийся тем, что, с ц -::и и OT(<;3 нения асимметрии выходного fr;jlfðëæåf(I(1( в него введены два управ)(»ющих тp(»(— зистора разного типа проводимости, у два диода, тактовь)й генерлтОр и второй управляющий трлнсфор (..)(Op, первичная обмоткл которого подключен(3 через второй резистор к обмотке обратной связи силового трл((сформлто- 4П ра, а вторичная Обмотка »13 (»ется

7 S<(525 тельных элементов) отличает инвертор от прототипа устранением асиммет— рии выходного напряжения, а также уменьшением потерь в динамическом режиме. Применение устройства инвертора, например в составе конвертора, преобразующего постоянное на- пряжение одной величины в постоянное напряжение другой величины, позволя.ет уменьшить уровень пульсаций выход-10 ного напряжения, поступающего в пав грузку, и устраняет снижение выходной мощности инвертора, вызванное асимметрией выходного напряжения.

< одной из упомянутых обмоток, шунтирующих блзо- эмиттерный перенод друго)"0 коммутирующе)"о транзистора, причем параллельно !(ерви<ньгl обмотка(( управляющих тра ((сфо рм лто po)!! <1(. pe.) диоды, включе)и!ые со от В ет ст не»но

ТИПУ I(POBOP(IMOOT)I ТРЛНЗ ИСТО РОВ ) ПОД ключены силовые цепи упрлвл»вщих транзисторов, уГ(равляо(цие переходи которых соединены с выходом тлктового генератора.

2. Инвертор по н.l, о т л и ч л— ю шийся тем, что тактовый гене— ратор содержит интегрирующу(о RC — депо ку и ограничитель амплитуды перемен—

НОГО 1! а н 1) Я ж е и и 1! )3 х 0,< < к О т 0 Р 0 1 o ) I O,l ключен к обмот(е обратной с)3»зи силового (pa))c($)op)i

КО (OP «l": )()3!)5(OÒ (Л )10 ЕН ((и<}! Ь!)(1 . (! (<) ))}<)(.0l f выхода лк 1 О !3<) 1 0 Ге!! I) ë f (, Pß

00(«i )<1! < )« 1< <)Е 3;<131) Р ЕЗ < t(Г OP. < (СО«! 13(3< (! )3У(<)))11(! <11 ц .: 0)1(<1<1 lli }

3 <Уне))ОЙ (! Олюс- с Об(!! <зи т 0<)к О

3. 1(нн ..(и Ор но Г(, 1, 0 т:(:1 <1 ю щ и и с» I Oi(, »ГО, с ()елью

<< "(((fI ШЕ (ИЯ ")ЛС(ЕНВЛЕ .10)< !1() ., НОС < ii ко!1 ГУ 1 1(РУ)()()(ими 1:Pл!l:311< (01<;) . ()l в Р е—

;<(и 1B )) Ерв }-<ЛЮ.((-! !1111 ) 0()!l)(I .1 ! }(<3 !! <- )— . 3i1i!ных Об):О< 0l, у)! !),! 3 !»! <()!!<.:.;;.",jii (1!i! <-м<) ) Opc))3 (lop)c)1}()<(0((;) к () i!0„(< О (Об

t lo l fell Обрат l!011 с)3)(3)i (!(: (<>13 О! 0 1 (!;!!!( фор .:)торл .

Источники и фор" (з . 1, 1)РИ«»ÒÜ<Å 130 <3)1! i .1; (li<(<1(;1< ) К(.I! Р, «)Г.

) „; 1(а< ен(<1)РI )Г 22< <<)(<()

1:.и. II 02 (I 7/ l,2,"2, 97().

2. Патент С!И., ), <() 1! ) )- }, кл. 121 — 2, 197 7 .

845251

4208/б Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4. Составитель Т. Ершова

Редактор Г. Петрова, Техред С. Мигунова Корректор С. Щомак