SU765955A1 - Транзисторный инвертор - Google Patents

Description

(54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР

1

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и может быть использовано в устройствах электропитани  систем автоматики и вычислительной техники.

Известны транзисторные инверторы, в которых в качестве врем задающего элемента используетс  коммутирующий дроссель (дроссель насыщени ) с сердечником из материала с пр моугольной петлей гистерезиса.

В инверторе, содержащем выходной трансформатор с обмотками положительной обратной св зи и переключающие транзисторы , коммутирующий дроссель включен между базами транзисторов через другую обмотку отрицательной обратной св зи, расположенную на выходном трансформаторе 1.

Недостатком этого инвертора  вл ютс  большие динамические потери в транзисторах , особенно при повышении частоты преобразовани .

Это объ сн етс  тем, что после насыщени  коммутирующего дроссел  одновременно с запиранием одного транзистора происходит отпирание другого, что приводит к развитию сквозных токов, во много раз превышающих величину рабочего тока, вызывающих большие потери в транзисторах, причем с ростом частоты эти потери возрастают .

Известен инвертор, в котором обмотки обратной св зи через ограничительные резисторы и диоды подключены к базам транзисторов; между базами этих транзисторов включен коммутирующий дроссель 2.

При работе такого инвертора на повышенных частотах, когда требование к симметрии приложенного к коммутируюшему дросселю напр жени  особенно велики, приходитс  дополнительно увеличивать напр жение на обмотках обратной св зи, чтобы уменьшить вли ние разброса характеристик диодов и база-эмиттерных переходов транзисторов на симметрию напр жени . При

15 этом напр жение на обмотках обратной св зи может достигать величины 5-10 В, что превышает допустимое значение дл  высокочастотных транзисторов. Защита эмиттерных переходов транзисторов от пробо  с помощью диодов в этом инверторе невозможна , так как нарушает его работоспособность .

Claims (3)

1. При использовании в таком известном инверторе сплавных транзисторов, допускающих большое обратное напр жение эмиттерного перехода, но имеющих низкую граничную частоту, нельз  повысить частоту преобразовани  свыше 3-5 кГц из-за больших потерь в транзисторах. Это ограничивает область применени - известного инвертоpa . Наиболее близким к предлагаемому по технической суш,ности  вл етс  транзисторный инвертор, содержаший выходной трансформатор и переключающие транзисторы, между базами которых включена через два последовательно соединенных резистора обмотка положительной обратной св зи. Параллельно цепи из обмотки обратной св зи и одного из указанных резисторов включен однообмоточный коммутирующий дроссель. Входные цепи транзисторов зашунтированы встречно включенными диодами. Устройство снабжено также вспомогательным выпр мителем с фильтром, подключенным к отдельной обмотке выходного трансформатора. Выход этого вь пр мител  через резисторы подключей к базам транзисторов 3. Недостатком такого инветора  вл етс  ограниченный частотный диапазон, так как после насыщени  сердечника коммутирующего дроссел  управл ющее напр жение уменьшаетс  до нул  и ранее открытый транзистор запираетс  током, протекающим от вспомогательного выпр мител , величина которого выбираетс  в два-три раза большей , чем обратный ток коллектора транзистора . При такой малой величине запирающего тока транзистор запираетс  практически пассивно, что увеличивает врем  рассасывани  зар да в базе и ограничивает рабочую частоту. Дл  быстрого рассасывани  зар да величина запирающего тока должна быть одного пор дка с током базы открытого транзистора . Однако увеличение запирающего то ка требует соответствующего увеличени  и открывающего тока, так как запирающий ток втекает и в базу открытого транзистора, что приводит к увеличению потерь в цеп х управлени  в два-четыре раза. Цель изобретени  - повышение частоты преобразовани  инвертора. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве, содержащем выходной трансформатор , переключающие транзисторы, пере .ходы база- эмиттер которых зашунтированы диодами, включенными в непровод шем направлении, между базами которых включены через ограничительный резистор обмотка положительной обратной св зи и через другой ограничительный резистор и коммутирующий дроссель обмотка отрицательной обратной св зи, выходной трансформатор снабжен дополнительной обмоткой отрицательной обратной св зи, крайние выходы которой через другие диоды соединены с базами транзисторов, а ее средний вывод через третий ограничительный резистор соединен с эмиттерами обоих транзисторов. На чертеже изображена принципиальна  электрическа  схема инвертора. Инвертор содержит выходной трансформатор 1 с коллекторными полуобмотками 2, 3, переключающие транзисторы 4, 5, между базами которых включены через ограничительный резистор б обмотка положительной обратной св зи 7 и через другой ограничительный резистор 8 и коммутирующий дроссель 9 обмотка отрицательной обратной св зи 10, а базо-эмиттерные переходы зашунтированы диодами 11, 12, причем крайние выводы дополнительной обмотки 13 через диоды 14, 15 соединены с базами транзисторов , а средний вывод через ограничительный резистор 16 - с эмиттерами обоих транзисторов. Инвертор работает следующим образом. После подачи питани , вследствие наличи  глубокой положительной обратной св зи , один из транзисторов окажетс  насыщенным , а другой - запертым. При насыщенном транзисторе 4 все напр жение источника питани  оказываетс  приложенным к коллекторной полуобмотке 2 трансформатора 1, а на всех остальных обмотках этого трансформатора наводитс  напр жение, пол рность которого указана на чертеже. Под действием напр жени  на обмотке 7 транзистор 4 поддерживаетс  в насыщенном состо нии за счет тока, протекающего по цепи-обмотка 7, база-эмиттерный переход транзистора 4, диод 12, резистор 6, обмотка 7. Величина этого тока устанавливаетс  выбором величины сопротивлени  резистора 6 из услови  обеспечени  надежного насыщени  транзистора 4 при максимальном токе нагрузки интвертора. Под действием напр жени  на обмотке 10 по цепи-обмотка 10, диод 12, база-эмиттерный переход транзистора 4, резистор 8, коммутирующий дроссель 9 протекает ток. Направление этого тока - через диод 12, база-эмиттерный переход транзистора 4 встречно направлению тока от обмотки 7. Однако величина этого тока очень мала вследствие наличи  в цепи дроссел  9, выполненного на сердечнике из материала с пр моугольной петлей гистерезиса, и поэтому на результирующую величину и направление тока через диод 12 и база-эмкттерный переход транзистора 4 практически не вли ет. Под действием напр жени  левой (по схеме) половины обмотки 13 по цепи - обмотка 13, резистор 16, диод 12, диод 14 - протекает ток. Направление этого тока через диод 12 совпадает с направлением тока через эtoт диод от обмотки 7. Пр мое падение напр жени  на диоде 12 от протекающего .через него тока приложено в запирающем направлении к базаэмиттерному переходу транзистора 5 и поэтому поддерживает его в запертом состо нии . Диод 15 при этом заперт напр жением правой (по схеме) половины обмотки 13 и ток через него не протекает. Через врем , определ емое напр жением обмотки 10 и параметрами коммутирующего дроссел  9, последний переходит в насыщенное состо ние и вследствие этого ток через обмотку 10 скачком возрастает до величины , ограниченной, в основном, значением сопротивлени  резистора 8. Величина этого тока выбираетс  больщей, чем ток обмотки 7. Поэтому результирующее направление тока через база- эмиттерный переход транзистора 4 измен етс  на противоположное . Транзистор 4 при этом продолжаеч оставатьс  в насыщенном состо нии на врем  рассасывани  зар да в его базе. Выбором величины тока обмотки 10 ток, рассасывающий зар д в базе транзистора 4, Можно сделать достаточно больщим, что обеспечивает форсированное запирание этого транзистора . Так как возросший по величине ток обмотки 10 протекает и через диод 12 встречно токам обмотки 7 и 13, то результирующее направление тока через этот диод может изменитьс  на противоположное. При этом диод 12 запретс , а транзистор 5 откроетс , и через него, а также через транзистор 4, будут протекать «сквозные токи, вызывающие больщие динамические потери в транзисторах . Чтобы этого не произошло, величину тока обмотки 13 необходимо выбирать больщей, чем разность токов обмоток 10 и 7. При этом направление тока через диод 12 после насыщени  коммутирующего дроссел  9 не изменитс , и транзистор 5 останетс  запертым на все врем  рассасывани  зар да в базе транзистора 4. После рассасывани  избыточных носителей в базе транзистора 4 он переходит в активный режим работы и быстро запираетс . Напр жение, приложенное к коллекторной полуобмотке 2 трансформатора 1, при этом быстро исчезает, что приводит к пропаданию напр жени  и на всех других обмотках, Однако вслед за этим, за счет реактивной энергии, Нако пленной в трансформаторе, на обмотках по вл етс  напр жение противоположной пол рности. При этом сердечник коммутирующего дроссел  9 выходит из режима насыщени  и начинает перемагничиватьс  в обратном направлении, индуктивное сопротивление дроссел  9 резко возрастает , а ток через него уменьшаетс  до малого по величине тока намагничивани . В цепи обмотка 7, резистор б, база- эмиттерный переход транзистора 5, диод 11, обмотка 7 возникает ток, вызывающий открывание транзистора 5, поэтому напр жение питани  прикладываетс  к другой коллекторной полуобмотке 3 трансформатора 1, и все процессы в устройстве повтор ютс . При этом транзистор 4 оказываетс  запертым, а токи обмотки 10 и правой (по схеме) половины обмотки 13 протекают через диод 11. Введение дополнительной обмотки, крайние выводы которой через другие диоды соединены с базами транзисторов, а ее средний вывод через резистор соединен с эмиттерами обоих транзисторов, форсирует запирание транзисторов и тем самым повышает рабочую частоту. Распределение функций обеспечивани  величины отпирающего тока и напр жени  перемагничивани  коммутирующего дроссел  между различными обмотками позвол ет выбирать напр жение положительной обратной св зи достаточно низким, исход  только из стабильности величины базового тока открытого транзистора, а напр жение обмотки отрицательной обратной св зи, через которую протекает на этапе перемагничивани  коммутирующего дроссел  малый по величине ток намагничивани , - высоким, обеспечивающим заданную симметрию напр жени  на коммутирующем дросселе. Это позвол ет , учитыва  малое напр жение дополнительной обмотки, уменьщить потери в базовых цеп х инвертора. Отпирание ранее запертого транзистора в предложенном устройстве происходит только после полного рассасывани  носителей в базе ранее открытого транзистора, при этом отсутствуют «сквозные токи, что обеспечивает малые динамические потери в транзисторах интвертора и высокую его экономичность при высоких частотах преобразовани . Формула изобретени  Транзисторный инвертор, содержащий выходной трансформатор с обмотками положительной и отрицательной обратной св зи, которые -подсоединены между базами силовых транзисторов, соответственно через первый ограничительный резистор и через второй ограничительный резистор и коммутирующий дроссель, а их базо-эмиттерные переходы защунтированы диодами, включенными в обратном направлении, отличающийс  тем, что, с целью повыщени  частоты преобразовани , выходной трансформатор снабжен дополнительной обмоткой, крайние выводы которой через дополнительные диоды подсоединены к базам силовых транзисторов а средний вывод через дополнительный ограничительный резистор, - к их эм:-;ттера.м. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. «Proceeding of NEC, 1958, v. 14, Putcovich R. P., Corry T. M. Appiicalions of saturable cores in transistor power convectors .
2. 2. Узберг Н. П. и др. Преобразователь посто нной напр жени  с облегченной коммутацией . М., «Радиотехника, 1968, т. 23, № 8, рис. 4.
3. 3. Гальс Б. К. Ультразвуковой преобразователь посто нного напр жени  с облегченной коммутацией. М., «Радиотехника, т. 31, № 7, рис. 3.