SU762113A1

SU762113A1 - Транзисторный инвертор

Info

Publication number: SU762113A1
Application number: SU782575356A
Authority: SU
Inventors: Vladimir S Rudenko; Vladimir A Popov; Viktor G Morozov; Viktor D Gulyj
Original assignee: Ki Polt I
Priority date: 1978-02-02
Filing date: 1978-02-02
Publication date: 1980-09-07

Description

Изобретение относится к области преобразовательной техники, а именно к транзисторным преобразователям постоянного напряжения, работающим на высокой частоте, где составляющая динамических по- 5 терь относительно велика.

При инвертировании постоянного напряжения отдельные пары ключевых транзисторов работают в противофазе. При этом, из-за разного времени включения и выклю- ю чения транзисторов, наблюдаются так называемые «сквозные» токи, обусловленные закорачиванием источника питания через уже открывшийся и еще не закрывшийся транзисторы. С повышением частоты пере- 15 ключения доля потерь, вносимая сквозными токами возрастает.

Известен транзисторный инвертор [1], содержащий систему управления, силовой трансформатор и ключевые противофазные 20 транзисторы, в которых уменьшение и устранение «сквозных» токов основано на фиксируемой или регулируемой задержке сигнала на отпирающийся транзистор на время рассасывания неосновных носителей. 25

Однако, такая схема эффективно работает только при выходном напряжении типа «меандр». При наличии в выходном напряжении паузы на нуле (характерно для регулируемых инверторов) обратная связь 30

не действует и отсутствует автоматическая задержка отпирающего сигнала. При этом возникают «сквозные» токи значительной величины.

Известен транзисторный инвертор [2], взятый за прототип и позволяющий устранить этот недостаток, который содержит блок управления с трансформаторным выходом связанного со входами транзисторов двухтактного усилителя мощности, два вспомогательных трансформатора, обмотки каждого из которых связаны с одной из пар смежно последовательно включенных транзисторов моста и вентильные элементы.

Недостатком данного инвертора является то, что в нем необходим предварительный усилитель, а в качестве вентильных элементов обязательно применение транзисторов, что в свою очередь увеличивает в некоторых случаях массо-габаритные показатели.

Цель изобретения — уменьшение массогабаритных показателей.

Эта цель достигается тем, что транзисторный инвертор, содержащий блок управления с трансформаторным выходом связанного со входами транзисторов двухтактного усилителя мощности, два вспомогательных трансформатора, обмотки каждого из которых связаны с одной из пар смежно3

последовательно включенных транзисторов моста, и вспомогательные элементы.

Каждый трансформатор снабжен дополнительной обмоткой, а коллектор каждого из указанных транзисторов соединен с эмиттером через обратно включенный вентильный элемент и последовательно соединенную с ним одну обмотку вспомогательного трансформатора и вентильным элементом, включенным в прямом направлении.

Кроме этого, с целью обеспечения активного запирания включающегося транзистора на время запирания выключающегося последовательно с вентильным элементом и другой обмоткой вспомогательного трансформатора, шунтирующими эмйттерный переход, подключена дополнительная обмотка трансформатора блока управления.

В качестве вентильных элементов обычно применяются переходы транзисторов и диоды.

На фиг. 1 представлена упрощенная схема транзисторного инвертора; на фиг. 2 — эпюры напряжений схемы.

Транзисторный инвертор содержит две пары ключевых противофазных транзисторов 1, 2 и 3, 4, которые управляются по базовым цепям обмотками входных трансформаторов 5 и 6, соответственно. Противофазные напряжения прямоугольной формы обмоток 7 и 8, управляющие транзисторами 1 и 2, сдвинуты относительно напряжений обмоток 9 и 10 управляющих транзисторами 3 и 4, на угол, задаваемый системой управления и определяющий длительность паузы на нуле выходного напряжения инвертора. К каждой паре противофазных ключевых транзисторов подключен вспомогательный трансформатор (11 — к транзисторам 1 и 2 и 12 — к транзисторам 3 и 4). Коллекторы транзисторов 1 и 2 соединены со своими эмиттерами через обратно включенные диоды 13 и 14 и обмотки 15, 16 вспомогательного трансформатора 11 соответственно. Аналогично коллекторы транзисторов 3 и 4 соединены со своими эмиттерами через диоды 17 и 18 и обмотки 19 и 20 вспомогательного трансформатора

12. Эмиттерные переходы транзисторов 1 (2) зашунтированы последовательными цепочками, состоящими из дополнительных обмоток 21 (22) входного трансформатора 5, прямо включенных диодов 23 (24) и обмоток 25 (26) вспомогательного трансформатора 11. Аналогично цепочки из обмоток 27 (28) трансформатора 6, диодов 29 (30) и обмоток 31 (32) трансформатора 12 шунтируют эмиттерные переходы транзисторов 3 (4).

Так как процессы в стойках аналогичны,

рассмотрим принцип устранения «сквозных» токов на примере одной стойки инвертора, состоящей, например, из транзисторов 1 и 2.

13

4

Пусть в исходном состоянии транзистор

I (фиг. 1) заперт, а транзистор 2 открыт. При этом на обмотках трансформатора блока управления и вспомогательного действуют напряжения, полярности которых показаны на фиг. 1 без скобок. Диод 24 открыт напряжением обмотки 22 и на обмотку 26 подается напряжение, примерно равное напряжению на обмотке 22. В обмотках 15, 16 и 25 вспомогательного трансформатора 11 наводится ЭДС. Диод 14 заперт напряжением обмотки 16. Диод 13 заперт разностью напряжений на запертом транзисторе и обмотке 15. Диод 23 заперт разностью напряжений обмоток 21 и 7 и обмотки 25. Обмотка’ 25 имеет равное количество витков с обмоткой 26, а обмотка

15 — с обмоткой 16.

При изменении полярности управляющего напряжения Д₇ и ύ'₈ (фиг. 2) (полярность указана на фиг. 1 в скобках), к базе транзистора 2 прикладывается запирающее напряжение от обмотки 8 и в нем в течение времени /_р2 (фиг. 2) происходит процесс рассасывания неосновных носителей в области базы. Диод 23 отпирается и через него и активное сопротивление обмотки 25 к эмиттеру транзистора 1 прикладывается положительное по отношению к базе напряжение обмотки 21 в течение времени /₃1 = /р2 (фиг. 2), пока обмотка 16 закорочена через открытый диод 14 и выходящий из насыщения транзистор 2. Как только напряжение и_ЭКа (фиг. 2) на запирающемся транзисторе 2 в результате выхода его из насыщения станет больше напряжения, трансформируемого в обмотку

16 из обмотки 25, диод 14 запирается, обмотка вспомогательного трансформатора

II раскорячиваются и на базу транзистора 1 подается отпирающее напряжение V бэ (фиг. 2) с обмотки 7. Схема переходит во второе квазистатическое состояние, противоположное исходному, и характеризуется открытым диодом 23 и закрытыми диодами 13, 14 и 24. Через обмотку 25 протекает ток холостого хода вспомогательного трансформатора 11.

В приведенной схеме датчиком насыщенного состояния ключевых транзисторов является состояние обмоток 15 и 16 (19 и 20), подключенных первыми концами к коллекторам транзисторов 1 и 2 (3 и 4) через диоды и к эмиттерам непосредственно. Точно также схема работает, если вторые концы обмоток 15 и 16 (19 и 20) подсоединить вместо эмиттеров к базам транзисторов 1 и 2 (3 и 4), так как напряжение между коллектором и эмиттером насыщенного транзистора мало отличается по величине от напряжения на коллекторном переходе.

В случае подключения анодов диодов 23 и 24 (29 и 30) к базам транзисторов 1 и 2 (3 и 4) задержка включения отпирающегося транзистора осуществляется шунтирова762113

нием эмиттерного перехода через соответствующие диоды и активные сопротивления соответствующих обмоток вспомогательного трансформатора. То есть имеет место пассивное запирание транзистора, что в ряде случаев неприемлемо.

В стабилизированных и регулируемых транзисторных инверторах, где регулирование осуществляется путем изменения паузы на нуле выходного напряжения, применение предлагаемой схемы приводит к увеличению КПД во всех режимах работы инвертора от холостого хода до полной нагрузки. В предлагаемой схеме инвертора осуществляется автоматическая задержка отпирающего импульса на время выключения запирающегося транзистора, устраняя тем самым «сквозные» токи и существенно уменьшая уровень помех, генерируемых инвертором. Схема практически не требует настройки и при правильном подключении обмоток вспомогательных трансформаторов (согласно фиг. 1) начинает работать сразу.

Claims

Формула изобретения

1. Транзисторный инвертор, содержащий блок управления с трансформаторным выходом, связанного со входами транзисторов, двухтактного усилителя мощности, два вспомогательных трансформатора, обмотки каждого из которых связаны с одной из

пар смежно-последовательно включенных транзисторов моста и вентильные элементы, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритных показателей, каждый вспомогательный трансформатор снабжен дополнительной обмоткой, коллектор каждого из указанных транзисторов соединен с эмиттером через обратно включенный вентильный элемент и последовательно соединенную с ним одну обмотку вспомогательного трансформатора, а управляющий переход шунтирован последовательно соединенными другой обмоткой вспомогательного трансформатора и вентильным элементом, включенным в прямом направлении.
2. Транзисторный инвертор по π. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения активного запирания включающегося транзистора на время запирания выключающегося, последовательно с вентильным элементом и другой обмоткой вспомогательного трансформатора, шунтирующими эмиттерный переход, подключена дополнительная обмотка трансформатора блока управления.