CS242436B1 - Zapojení polovodičového výkonového vysokofrekvenčního generátoru - Google Patents

Abstract

Účelem zapojení generátoru je možnost plného vybuzení výkonových spínačů, které není závislé ani na velikosti zatěžovaci impedance, ani na velikosti napájecího napětí, a s tím také spojená vysoká účinnost generátoru. Dále je účelem také možnost napájení generátoru přímo usměrněným sítovým napětím. Uvedeného účelu je dosaženo tím, že mezi první napájecí bod a druhý napájecí bod je zapojen prvni kondenzátor v sérii s druhým kondenzátorem a současně první polovodičový výkonový spínač v sérii s druhým polovodičovým výkonovým spínačem přičemž mezi střed kondenzátorů a střed polovodičových výkonových spínačů je zapojeno primární vinuti proudového transformátoru v sérii se zatěžovací impedanci, přičemž sekundární vinutí proudoyého transformátoru je připojené přes usměrňovač na napáječi bod budícího oscilátoru, na který je současně připojen pomocný napájecí obvod, přičemž komplementární výstupy budícího oscilátoru jsou připojeny na řídicí vstupy prvního a druhého polovodičového spínače. Na napájecí bod budicího oscilátoru je připojeny porovnávací obvod s výstupem signalizace proudového omezení.

Description

Vynález se týká zapojení, polovodičového výkonového vysokofrekvenčního generátoru, vhodného zejména pro vysokofrekvenční ehirurgioké přístroje. Zvyšování napájeoího napětí budícího oscilátoru polovodičových výkonových spínačů v závislosti na proudu protékajícím přes zatěžovaoí impedanci umožňuje spolehlivou činnost v širokém rozsahu zatěžovaoíoh impedanci, prakticky od stavu naprázdno až po skrat zatěžovaoí impedance, přičemž zapojení umožňuje řídit velikost výstupního vysokofrekvenčního napětí jednoduohou změnou napájeoího napětí generátoru. Zapojeni umožňuje používat výkonové polovodičové spínače na vyšších frekvenoíoh než na které byly konstruované.

Dosavadní způsoby řešení, využívající konstantní buzení výkonovýoh polovodičových spínačů, neumožňuje širokou změnu zatěžovaoíoh impedanci. Při vysoké úrovni buzení za účelem dosažení vysokého výstupního výkonu, jsou při odpojení zatěžovaoí impedanoe polovodičové výkonové spínače přebuzené, docházím nioh k velkým ztrátám, které mohou vést až k jejioh zničení. Při snížené úrovni buzení nejsou polovodičové výkonové spínače dostatečně buzené a při vélkýoh odebíraných výkonech na nioh doohází ke zbytečným ztrátám. Regulace výstupního vysokofrekvenčního napětí se provádí změnou budíoího příkonu, oož podstatně snižuje účinnost generátoru, a nebo změnou napájecího napětí při konstant ním buzení, čím doohází k přebuzeni polovodičových výkonových spínačů při sníženém napětí a zbytečným ztrátám, U samokmitajících generátorů se budící příkon mění s napájecím napětím, oož je výhodné pro stav naprázdno, při nízkém napájecím napětí však generátor vzhledem k nízkému buzení není schopen dodávat větši výstupní proudy.

Uvedené nedostatky odstraňuje zapojení polovodičového výkonového vysokofrekvenčního generátoru podle vynálezu, jehož podsta ta spočívá v tom, že mezi první napájecí hod a druhý napájecí bod je zapojen první kondenzátor v sérii s druhým kondenzátorem a současně první polovodičový spínač v sérii s druhým polovodičovým spínačem, přičemž mezi střed kondenzátorů a střed polovodičových

- 2 242 436 výkonových spínačů je zapojeno primární vinutí proudového transformátoru v sérii se zatěžovací impedanoi, přičemž sekundární vinuti proudového transformátoru je připojeno přes usměrňovač na napájeoi bod budícího osoilátoru, na který je současně připojen pomooný napájeoi obvod, přičemž komplementární výstupy budioího osoilátoru jsou připojeny na řidíoí vstupy prvního a druhého výkonového polovodičového spínače. Dále je podstatou zapojení podle vynálezu také to, že na napájeoi bod budícího osoilátoru je připojen porovnávaoí obvod s výstupem signalizaoe proudového omezení.

Výhody polovodičového výkonového vysokofrekvenčního generátoru spočívají v tom, že budící oscilátor je napájený z pornooného napájecího obvodu sníženým příkonem, zabezpečujíoím dokonalé vybuzení výkonových polovodičovýoh spínačů ve stavu naprázdno.

Každé připojení zatěžovaol impedanoe způsobí průtok proudu přes proudový transformátor v sérii se zatěžovaoí impedancí a následné zvýšení příkonu budícího osoilátoru. Takto jsou polovodičové výkonové spínače buzené na plný rozkmit nezávisle na připojené zatěžovaoí impedanoi a též nezávislé na napájecím napětí polovodičového výkonového vysokofrekvenčního generátoru. Výstupní napětí generátoru je proto možno měnit jednoduše změnou napájeoiho napětí, Zaohová se přitom vysoká účinnost generátoru při různýoh napájeoíoh napětioh a v širokém rozsahu hodnot zfitěžovaoioh impedancí, nebo výkonové polovodičového spínače jsou buzeny v závislosti na proudu, který jimi protéká. Vzhledem na to, že při snižování zatěžovaoí Impedanoe by mohl příkon budícího osoilátoru a proud přes polovodičového výkonové spínače narůst na hodnoty, které by je mohli zničit, je potřebné, aby pomooný napájeoi obvod zabezpečil omezení napájecího napětí budioího osoilátoru, například Zenerovou diodou, na dovolenou hodnotu. Další zvyšování proudu přes zatěžovaoí impedanoi nezpůsobí zvětšení buzení, výkonové polovodičové spínače nejsou dostatečně buzené, a proto aby nedošlo ke ztrátám na nioh, zabezpečí porovnávaoí obvod zjištění tohoto stavu a přes výstup signalizace proudového omezení zabezpečí snížení napájecího napětí generátoru. Použitím galvaniokého oddělení v obvodech zatěžovaol impedanoe a budioího osoilátoru může být generátor napájený přímo usměrněným síťovým napětím, čím se odstraní nutnost rozměrného síťového transformátoru a galvanloké oddělení je možné zabezpečit například vysokofrekvenčními transformátory podstctne menšíoh rozměrů.

- 3 242 436

Na připojeném výkrese je znázorněno zapojení polovodičového výkonového vysokofrekvenčního generátoru,

K prvnímu napájecímu bodu 1 a druhému napájecímu bodu 2 je paralelně jednak připojena sériová kombinace prvního kondenzátoru a druhého kondenzátoru 4 a jednak sériové spojení prvního polovodičového výkonového spínače J5 s druhým polovodičovým výkonovým spínačem 6. Mezi střed 14 kondenzátorů a střed 15 polovodičových výkonových spínačů je zapojena sériová kombinaoe složená ze zatěžovaoí impedance 10 a primárního vinutí 18 proudového transformátoru 9. Sekundární vinutí 1? proudového transformátoru 9 je připojené přes usměrňovač £ na napájecí bod 13 budíoího oscilátoru 2.» Na napájecí bod 13 budícího oscilátoru 2 j® též připojen pomooný napájecí obvod 11, Komplementární výstupy budíoího osoilátoru 2 jsou připojeny na řídící vstupy prvního a druhého výkonového polovodičového spínače 5*6, Na napájecí bod 13 budíoího osoilátoru 2 j© připojený porovnávací obvod 12 s výstupem 16 signalizace proudového omezení,

Fuhkoe polovodičového výkonového vysokofrekvenčního generátoru je následující: Budící oscilátor 7 je napájený do napájecího bodu 13 pomocným napájecím obvodem 11. Vytváří budící signál, přivedený na řídící vstup prvního polovodičového výkonového spínače £ a řídioi signál s opačnou fází, přivedený na řídíoí vstup druhého polovodičového výkonového spínače 6, Budíoi signál z budicího oscilátoru 2 ^v případě, že otvírá první polovodičový výkonový spínač jí, zavírá druhý polovodičový výkonový spínač £ a naopak. Takto střídavě připojuje zatěžovaoí impedanci 10 k prvnímu napájecímu bodu lak druhému napájecímu bodu 2, čím se napětí středu l4 kondenzátorů vůči druhému napájecímu bodu _2 udržuje na poloviční hodnotě napětí prvního napájecího bodu ^L, a takto se ha zatěžovací impedanoi 10 vytváří střídavé vysokofrekvenční napětí. Budící oscilátor 2 j® ^z pomooného napájecího obvodu 11 napájený sníženým příkonem, zabezpečujícím jen dokonalé vybuzení výkonovýoh polovodičovýohjspínačů £, 6 ve stavu naprázdno. Připojení zatěžovaoí impedance nižší hodnoty způsobí průtok vyššího proudu přes primární vinutí 18 a též přes sekundární vinutí 17 proudového transformátoru 2» který zabezpečí zvýšení příkonu budícího osoilátoru 7 na takovou hodnotu, aby znovu zabezpečil dokonalé vybuzení výkonovýoh polovodičových spínačů jí a 6°. Usměrnění proudu z proudového

- 4 242 436 transformátoru 2 zabezpečuje usměrňovač ÍJ, Další snížení hodnoty zatčžovaoí impedance 10 způsobí zvýšení příkonu budíoího oscilátoru 2· Aby nedošlo ke zničení polovodičových výkonovýoh spínačů narůstajíoím proudem, pomocný napájeoí obvod 11*zabezpečuje omezení napájecího napětí budíoího osoilátoru 2 na dovolenou hodnotu, Při zvýšení příkonu budicího osoilátoru 2 maximální dovolenou hodnotu a při dalším snižování hodnoty zatčžovaoí impedanoa IQ nejsou polovodičové výkonová spínače dostatečné buzené a dochází na nich k zvýšeným ztrátám. Proto porovnávací obvod 12 zjišťuje tento stav a zabezpečuje snížení napájecího napětí generátoru přes výstup signalizaoe proudového omezení lť>, na takovou hodnotu, která odpovídá maximálnímu dovolenému příkonu budíoího osoilátoru 2 & tím i maximálnímu dovolenému proudu dodávanému generátorem.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1, Polovodičový výkonový vysokofrekvenční generátor, vyznačující se tím, že mezi první napájeoí bod (l) a druhý napájecí bod (2) je zapojen první kondenzátor (3) v sérii s druhým kondenzát ořem (4) a současně první polovodičový výkonový spínač (5) v sérii s druhým výkonovým polovodičovým spínačem (6), přičemž mezi střed (l4) kondenzátorů a střed (15) polovodičových výkonovýoh spínačů je zapojeno primární vinuti (18) proudového transformátoru (9) v sérii -sczatčžovaoí impedanci (10), přičemž sekundární vinutí (17) proudového transformátoru (9) je připojeno přes usměrňovač (8) na napájeoí bod (13) budíoího osoilátoru (7), na který je současně připojen pomooný napájeoí obvod (ll), přičemž komplementární výstupy budíoího osoilátoru (7) jsou připojeny na řídíoí vstupy prvního a druhého výkonového polovodičového spínače (5 a 6),
2. 2, Zapojeni podle bodu 1, vyznačující se tím, že na napájeoí bod (13) budíoího osoilátoru (7) je připojený porovhávaoiobvod (12) s výstupem (l6) signalizaoe proudového omezení.