SU855904A1 - Мостовой инвертор - Google Patents

Description

(54) МОСТОВОЙ ИНВЕРТОР

1

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитани  дл  преобразовани  посто нного напр жени  в переменное посредством инверторов со ступенчатым регулированием выходного напр жени .

Известны мостовые инверторы со ступенчатым регулированием выходного напр жеш , содержащие выходной трансформатор с первичной обмоткой, ксйшы которой и отвод от промежутговдой товси соединены с входными выводакш инвертора через управл емые ключи 1)

Одиако в данном инверторе в процессе переключени , смежных ключей (транзисторов) возникает сквозной ток, привод щий к nejpeгрузке транзисторов и снижению КПД.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  транзистортый инвертор с выходным трансферматором , имеющим две первичные обмотки, в котором сквозные токи практически отсутствуют , за счет действи  индуктивности рассе ни  обмоток 2.

Однако в таком инверторе к транзисторам приложено напр жение более, чем вдвое превышающее напр жение питани  инвертора.

Цель изобретени  - снижение напр жени  на транзисторах и тем самым повышение надежности .

Цель достигаетс  тем, что в мостовом инверторе , содержащем выходной трансформатор с двум  первичными обмотками, кажда  из которых первым концом соединена через первый транзистор и диод с одним входным выводом инвертора и отводом через второй трат1зистор с тем же входным вьтодом инвертора, введены два дополнительных транзистора, соедин юишх вторые концы обмоток с другим входным выводом инвертора   два диода, соедин ющие первые концы обмоток с другим входным вьтодом инвертора.

На чертеже схематически изображено устройство .

Инвертор содержит задающий генератор 1 с парафазиым выходом, соединенный через блок 2 правлени , подключгнный к источнику управл ющего напр жени  U , к преобразо38 ватели 3 и 4 уровн  с шестью входами двухтактного усилител  5 мощности на шести транзисторах с выходным трансформатором 6, имеющим две первичные обмотки. Начало первой обмотки 7 подключено через диод 8 к коллектору транзистора 9, через диод 10 к плюсовому входному выводу инвертора, ее отвод - к кол лектору транзистора И, а конец - к коллектору транзистора 12, который эмиттером подключен к тому же входному выводу, а базойк выходу преобразовател  3 уровн . Начало второй обмотки 13 подключено к коллектору транзистора 14, эмиттер которого соединен с флюсовым входным выводом, а база - с выхо Дом преобразовател  4 уровн , отвод второй обмотки - к коллектору транзистора 15, а ее конец через диод 16 - к коллектору транзистора 17 и через диод 18 к плюсовому входному выводу. Эмиттеры транзисторов 9, II, 15 и 17 подключены к минусовому входному выводу. Инвертор работает следующим образом. Сигнал с одного из парафазных выходов задающего генератора 1 подключен к одному из входов блока 2 управлени  и ко входу преобразовател  3 уровн , а с другого выхода генератора 1 - ко второму входу блока 2 управлени  и ко входу преобразовател  4 уровн . На третий вход схемы 2 управлени  поступает управл ющее напр жение U . величина которого измен етс , например, пропор;ционально изменению напр жени  первичного источника питани  или выходного напр же ни  инвертора. Сигналы с выходов схемы 2 уп равлени  и преобразователей 3 и 4 уровн  поступают на шесть входов усилител  5 мощности , выходной трансформатор 6 которого имеет две одинаковые первичные обмотки. Начало первой обмотки 7 может коммутироватьс  через диод 8 и открытый транзистор 9 на минусовой входной вывод, а с плюсовым входным выводом соединено через диод 10. Отвод данной обмотки через открытый транзистор 11 мо жет соедин тьс  с минусовым входным выводом , а конец ее через транзистор 12 - с плюсовым входным выводом. Первична  обмотка 13 может коммутироватьс  началом через тран зистор 14 к плюсовому входному ъывору, а к минусовому вью оду - отводом через транзистор 15 и концом через диод 16 и транзистор 17. Диоды 18 и 10 служат дл  ограничени  величины напр жени  соответственно конца обмотки 13 и начала обмотки 7, за счет чего напр жение указанных точек относительно минусовой пшны источника питани  не может превышать величину питающего напр жени  U Блок 2 управлени  в зависимости от величины управл 19Щего напр жени  U может находатьс  в одном из двух состо ний; если величина напр жени  U больше порога срабатьшани  блока 2 управлени , то данный блок закрывает транзисторы И и 15 и поочередно открьгаает транзисторы 9 и 7, коммутиру  на нх базы парафаэные сигналы зада ощего генеpatopa 1; если величина напр жени  U меньше порога срабатывани , то блок 2 управлени  закрывает транзисторы 9 и 17 и поочередно опсрьюает транзисторы 11 и 15, коммутиру  на их базы парофазные сигналы генератора 1. На базы транзисторов 12 и 14 парафазные сигналы генератора 1 соответственно через преобразователи 3 и 4 уровн  поступают в любом режиме, независимо от состо ни  блока 2 управлени , причем в первом состо нии транзистор 12 открываетс  и закрываетс  одновремен- но с транзистором 9, транзистор 14 - с транзистором 17, а во втором состо нии транзистор 12 - с транзистором И, транзистор 14 - с транзистором 15. Преобразователи 3 и 4 уровн  осуществл ют прив зку сигналов генератора 1 к потенциалу плюсовой шины источника напр жени  и, так как к зтой 1иине подключены змиттеры транзисторов 12 и 14 р п-ртипа проводимости. Управл ющие сигналы, поступающие на базы транзисторов 9, 11, 15 и 17 п-р-п-типа проводимости, прив заны к потенадалу минусовой щины источника напр жени  Ujj, подключенной к эмиттерам этих транзисторов . Таким образом, пока выходное напр жение инвертора достаточно велико, напр жение сигнала управлени  U превыщает порог срабатывани  блока 2 управлени , транзисторы 11 и 15 закрыты, и попарно происходит переключение транзисторов 9, 12 и 17, 14, а значит к истошшку напр жени  и поочередно подключаютс  первичные обмотки 7 и 13 трансформатора 6. Коэффициент трансформации из первичной во вторичную обмотки трансформатора 6 при этом имеет минимальное значение. Первичные обмотки 7 и 13 трансформатора 6 имеют по две секции: основную, включенную между коллекторами транзисторов 11, 12 или 14, 15, и дополнительную, включенную соответственно между коллектором транзистора 11 и общей точкой диодов 8 и 10 или коллектором транзистора 15 и общей точкой диодов 16 и 18. При уменьшении выходного напр жени  инвертора до значени , когда величина напр жени  и становитс  меньше порога срабатывани  блока 2 управлени , транзисторы 9 и 17 закрываютс  и происходит П(Я1арное переключение транзисторов 11, 12 и 15, 14. Напр жение источника и в зтом случае поочередно подключаетс  только на основные секции обмоток 7 и 13, что приводит кувеличению коэффициента трансформации из первичной во вторичную обмотки трансформатора 6, а знатат и к yserai чению выходного напр жени  инвертора. Таким образом, при изменении напр жени  сигнала управлени  Uynp.. завис щего от выходного напр жени  инвертора, в ту или другую сторону от велифшы порога срабатывани  блока 2 управлени  происходит изменение коэффициента транс формаци  выходного трансформатора 6, что обеспечивает стабилизацию выходного напр жеНИН вторичного источника напр жени . Величина напр жени  между коллектором и змиттером любого из закрытых транзисторов предлагаемого устройства значительно меньше, чем в известном. Указанна  величина имеет максимальное значение при работе данного устройства в режиме с наибольшим коэффициентом трансформации из первичной во вторичную обмотки трансформатора 6, когда транзисторы 9   17 закрыты, а попарно и поочередно открываютс  транзисторы 11, 12 и 15, 14. Рассмотрим , например, режим работы устройства , когда закрыты транзисторы 9, 11, 12 и 17 и открыты транзисторы 14 и 15. Напр жение неточника питани  посто нного, тока Uj в этом случае приложено к основной секции обмотки 13, подключенной к- коллекторам транзисторов 14 и 15 (падением напр жени  на открытых транзисторах здесь н в дальнейшем можно пренебречь, так как эти величины много меньше напр жени  источника питани  U), причем плюсом к началу обмотки 13, а минусом - к ее отводу. В дополнительной секции обмотки 13 наводитс  ЭДС, приложенна  минусом к концу обмотки 13. Диод 16 преп тствует возннкновению режима короткого замыкани  дополнительной секции обмотки 13 через открытые переходы транзисторов 15 и 17 В первичной обмотке 7 наводитс  ЭДС E ЕО + Е(7 , ,где Еп17 - ЭДС дополнительной секции. При равенстве обмоточных данных обмоток 7 и 13 обеспечиваетс  равенство ЕО Up . Чнсло витков дополнительной секции, а следовательно , и величина EQ.. определ ютс  пределами требуемого изменени  выходного напр жени  инвертора. На практике ведшчина В д. не превышает 10-15% величину EQ. Наводима  в этом случае ЭДС Е-, приложена плюсом к началу обмотки 7, минусом - к ее концу. Напр жение начала обмотки 7 относительно минусовой шины источника напр жени  U не может быть больше величины, равной сумме напр жеки  и и падени  напр жени  Кю на диоде 10 Вследствие зтого напр жение между коллектором и эмиттером закрытого транзистора 9 не превышает величины ицэ()) -п закрыТОГО транзистора 12 - величины (1М . Uf + ЕЛ-, - DID- Аналогично при открытых транзисторах 11 и 12 максимальные величины напр жен между коллектором н эмиттером закрытых транзисторов 17 и 14 равны соответ .ственно кэ-п (пах) П кэнтсач где Е величина ЭДС, наводимой в дополнительной секции обмотки 13; UIB - падение напр жени  на диоде 18. При работе инвертора в режиме с минимальным коэффициентом трансформации выходного трансформатора 6 напр жение источника посто нного тока Ufi поочередно прнкладываетс  к пе юичным обмоткам 7 н 13 и максимальные напр жений между коллектором и эмиттером закрытых транзисторов 9, 17, 12, 14, 11 и 15 равны соответственно Ksgiwiqifc) (Ыал)пкэп (1иак) , K3-f4( K9H(man; K915(VTKS() п С ЗТакнм обозом, максимальна  величина напр жени  между коллектором и эмиттером любого из закрытых транзисторов превьпиает величину напр жени  первичного источника питани  Up на величину не более ЭДС, наводимой в дополнительной секции первичной обмотки 7 или 13. Следовательно, величина поаваемого на предлагаемое устройство напр жени  первичного исто«во1ка питани  U может остигать значени  n ax-W-o,9)U К9 rtiax где 1кэ(та. максимально допустима  дл  примен емого типа транзисторов величина напр жени  между коллектором и эмиттеромФормула изобретени  Мостовой инвертор со ступенчатым регулиова}шем входного напр жени , содержащий ыходной трансфс матор с двум  первичными бмотками, кажда  из которых первым коном подключена к первому входному вьшоду нвертора через последовательно соединенные ервый диод и первый транзистор, а отводом т промежуточиот точки соединена с первым

Claims (1)

1. Формулаизобретения

   Мостовой инвертор со ступенчатым регулировашем выходного напряжения, содержащий выходной трансформатор с двумя первичными обмотками, каждая из которых первым концом подключена к первому входному выводу инвертора через последовательно соединенные первый диод и первый транзистор, а отводом от промежуточной точки соединена с первым видной обмотки и вторым входным выводом.

   7 855904 входным выводом инвертора через второй транзистор, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем снижения напряжения, приложенного к транзисторам, введены двй дополнительных транзистора, каждый из которых включен между вторым концом указанной первичной обмотки и вторым входным выводом, и два диода, включенных, каждый между первым концом указанной пер-