CS259772B1

CS259772B1 - Wiring a single acting inverter circuit with an improved output stage excitation

Info

Publication number: CS259772B1
Application number: CS864948A
Authority: CS
Inventors: Josef Marek
Original assignee: Josef Marek
Priority date: 1986-07-01
Filing date: 1986-07-01
Publication date: 1988-11-15
Also published as: CS494886A1

Abstract

Podstata zapojení spočívá v tom, že vybíjecí odpor ochrany měniče, tvořeného budicí jednotkou, budicím transformátorem, tlumícím odborem buzení, ochrannou diodou, koncovým spínacím tranzistorem, kondenzátorem ochrany, oddělovací diodou ochrany koncového tranzistoru, výstupním transformátorem a usměrňovačem s LC filtrem, je zemnícím vývodem připojen jednak na kondenzátor zpětného běhu a jednak na kolektor zavíracího tranzistoru jehož emitor je zapojen jednak do báze koncového spínacího tranzistoru, jednak na katodu ochranné diody a jednak na katodu oddělovací diody buzení, která je anodou spojena jednak s bází zavíracího tranzistoru, jednak s tlumícím odporem buzení a jednak s výstupem budicího transformátoru. Navržené zapojení lze využít při konstrukci palubního leteckého zdroje měničového typu.The essence of the connection is that the discharge resistor of the converter protection, consisting of the excitation unit, excitation transformer, excitation damping section, protective diode, final switching transistor, protection capacitor, separation diode of the final transistor protection, output transformer and rectifier with LC filter, is connected by a ground terminal to the flyback capacitor and to the collector of the closing transistor whose emitter is connected to the base of the final switching transistor, to the cathode of the protective diode and to the cathode of the field separation diode, which is connected by its anode to the base of the closing transistor, to the excitation damping resistor and to the output of the field transformer. The proposed connection can be used in the construction of an on-board aircraft power source of the converter type.

Description

Vynález se týká zapojení obvodů jednočinného měniče se zdokonaleným buzením koncového stupně.The invention relates to circuitry of a single-acting converter with improved output stage excitation.

V palubních leteckých zařízeních se v poslední době začínají jako hlavní napájecí zdroje používat generátory 115 V/400 Hz s proměnnou frekvencí i amplitudou. Je to dáno nově zaváděnými předpisy ARINC. Zdrojové jednotky palubních elektronických systémů je nutné řešit pomocí elektronických měničů, protože klasické řešení pomocí ti*ansformátorů a za nimi následujících sériových stabilizátorů je z hlediska váhy a rozměrů nepřijatelné. Běžné měniče jsou schopné pracovat od určitého minimálního do maximálního vstupního napětí a v určitém rozsahu proudových odběrů. V palubních zařízeních může být poměr pracovních vstupních napětí až 1 : 2,5 a poměr výstupních proudů dokonce až 1 : 20.Recently, 115 V / 400 Hz generators with variable frequency and amplitude have been used as the main power supplies in airborne aircraft equipment. This is due to the newly introduced ARINC regulations. The power supply units of the on-board electronic systems have to be solved with the help of electronic converters, because the classical solution using three * transformers and following series stabilizers is unacceptable in terms of weight and dimensions. Conventional converters are capable of operating from a certain minimum to a maximum input voltage and within a certain current consumption range. On board equipment, the ratio of operating input voltages can be up to 1: 2.5 and the output current ratio can even be up to 1:20.

Vzhledem k tomu, že uvedené rozsahy změn vstupních napětí a výstupních proudů překrývají měniče změnou střídy svých pracovních pulsů, je možné tyto měniče řešit pomocí velmi rychlých spínacích výkonových tranzistorů. Vysoká frekvence je zde vyžadována pro snížení váhy transformačních členů měniče.Because the ranges of input voltage and output current variations overlap the inverters by changing their duty pulses, these inverters can be solved by very fast switching power transistors. A high frequency is required here to reduce the weight of the drive transformers.

Nevýhodou tohoto řešení je nedostupnost tranzistorů s výše uvedenými vlastnostmi. Při řešení měničů s dostupnými tranzistory nestačí tyto pracovat na vysokých frekvencích. Již při pracovním kmitočtu 30 kHz je nutno tranzistor pro rychlejší otevření budit větším bázovým proudem. Dochází tak k přesycení tranzistoru a v okamžiku rozepnutí musí pak bází protéct alespoň dvojnásobný proud, aby se tranzistor dostatečně rychle zavřel*The disadvantage of this solution is the unavailability of transistors with the above mentioned properties. When solving inverters with available transistors, it is not enough to operate at high frequencies. Even at an operating frequency of 30 kHz, the transistor must be excited by a higher base current for faster opening. This causes the transistor to become supersaturated, and at the moment of opening it must then flow at least twice the current in order to close the transistor quickly enough *

V běžných měničích je problém řešen zmenšením propustného proudu báze tranzistoru na nejnižší možnou hodnotu.In conventional converters, the problem is solved by reducing the forward current of the transistor base to the lowest possible value.

Tyto měniče však pracují s malou tolerancí vstupního napětí a nevyhovují výše uvedeným požadavkům.However, these inverters operate with low input voltage tolerances and do not meet the above requirements.

Další možností je řešení s velkým budicím výkonem. Budicí transformátor je v tomto případě navržen s velkou rozptylnou indukčnosti. Pro přivedení záporného proudu do báze tranzistoru slouží zásoba energie, nashromážděná v rozptylné indukčnosti budicího transformátoru za dobu činného běhu.Another option is a high excitation power solution. The excitation transformer in this case is designed with a large dispersion inductance. The supply of energy accumulated in the dissipative inductance of the excitation transformer during the active run serves to supply the negative current to the base of the transistor.

oO

Toto řešení sice vyhovuje výše uvedeným požadavkům na buzení koncového tranzistoru, má však nevýhodu v tom, že vyžaduje velký budicí výkon a rozměrnější budicí transformátor.While this solution satisfies the above-mentioned requirements for driving the transistor, it has the disadvantage that it requires high excitation power and a larger excitation transformer.

Tím narůstají ztráty měniče a jeho váha, které jsou nejdůležitějšími hledisky pro konstrukci leteckých zařízení.This increases the inverter losses and its weight, which are the most important aspects for aircraft equipment design.

Uvedené nevýhody odstraňuje zapojení obvodů jednočinného měniče se zdokonaleným buzením koncového stupně s využitím části ztrátové energie pro krytí budicího výkonu ve zpětném běhu měniče podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že budicí jednotka spojená se zemí je připojena k vývodům primárního vinutí budicího transformátoru, jehož sekundární vinutí je jedním vývodem připojeno na zem, zatímco druhým vývodem je připojeno jednak na tlumící odpor buzení spojený se zemí, jednak na anodu oddělovací diody buzení a jednak na bázi zavíracího tranzistoru, jehož emitor je připojen jednak na katodu oddělovací diody buzení, jednak na katodu ochranné diody, jejíž anoda je spojena se zema^ a jednak na bázi koncového spínacího tranzistoru, který je 3vým emitorem připojen na zem a jehož kolektor je připojen jednak na první vývod kondenzátoru ochrany a jednak na vývod primárního vinutí výstupního transformátoru, kte- . ré je svým druhým vývodem připojeno na vstupní svorku měniče, přičemž vývody sekundárního vinutí výstupního transformátoru jsou připojeny k usměrňovači s LC filtrem, jehož první výstup je spojen se zemí a druhý výstup je spojen jednak s výstupní svorkou a jednak s měřicím vstupem, budicí jednotky, zatímco kolektor zavíracího tranzistoru je spojen jednak s prvním vývodem kondenzátoru zpětného běhu a jednak s vybíjecím odporem ochrany, který je svým druhým vývodem spojen jednak s druhým vývodem kondenzátoru ochrany koncového tranzistoru, jejíž katoda je s druhým vývodem kondenzátoru zpětného běhu připojena na zem.These disadvantages are overcome by the wiring of a single-acting converter circuit with improved output stage excitation utilizing a portion of the dissipated energy to cover the excitation power in the reverse of the converter according to the invention, characterized in that the grounding excitation unit is connected to the excitation transformer primary windings. the secondary winding is connected to ground through one outlet, while the other is connected to the ground suppression damping resistor and to the anode of the excitation diode and the closing transistor, whose emitter is connected to the cathode of the excitation diode and the cathode a protective diode, the anode of which is connected to ground and on the other hand based on a terminal switching transistor, which is connected to the ground by a third emitter and whose collector is connected both to the first outlet of the protection capacitor and to the primary winding of the catheter who-. ré is connected to the input terminal of the inverter with its second terminal, the secondary windings of the output transformer are connected to the rectifier with LC filter, the first output of which is connected to ground and the second output is connected to both output terminal and measuring input the collector of the closing transistor is connected to the first outlet of the back-up capacitor and to the discharge resistor which, by its second outlet, is connected to the second terminal of the end-transistor protection capacitor, the cathode of which is connected to the second outlet of the reverse capacitor.

Výhodou navrženého zapojení je dosažení přijatelných parametrů měničového palubního zdroje pracujícího s napájecím napětím o proměnné amplitudě. Další významnou výhodou zapojení je jeho realizovatelnost s dostupnými elektronickými prvky.The advantage of the proposed wiring is the achievement of acceptable parameters of the inverter power supply unit working with the supply voltage of variable amplitude. Another significant advantage of the wiring is its feasibility with available electronic components.

Příklad zapojení podle vynálezu je schematicky znázorněn na připojeném výkresu.An example of a circuit according to the invention is shown schematically in the attached drawing.

IAND

- 3 Budicí jednotka 1 spojená se zemí je připojena· k vývodům 2a. 2b primárního vinutí budicího transformátoru 2, jehož sekundární vinutí je jedním vývodem 2d připojeno na zem. Druhým vývodem 2c je sukundární vinutí budicího transformátoru 2 připojeno jednak na tlumící odpor £ buzení spojený se zemí, jednak na anodu oddělovací diody buzení £ a jednak na bázi zavíracího tranzistoru £. Emitor zavíracího tranzistoru £ je připojen jednak na katodu oddělovací diody buzení £, jednak na katodu ochranné diody 6, jejíž anoda je spojená se zemí, a jednak na bázi koncového spínacího tranzistoru 2» který je svým emitorem připojen na zem. Kolektor spínacího tranzistoru 2 j.e připojen jednak na první vývod kondenzátoru ochrany 11 a jednak na vývod 12a primárního vinutí výstupního transformátoru 12, které je svým druhým vývodem 12b připojeno na vstupní svorku 15 měniče. Vývody 12_c. 12d sekundárního vinutí výstupního transformátoru 12 jsou připojeny k usměrňovači 13 s LC filtrem, jehož první výstup je spojen se zemí a-druhý výstup je spojen jednak s výstupní svorkou 14 měniče a jednak s měřicím vstupem budicí jednotky 1. Kolektor zavíracího tranzistoru £ je spojen jednak s prvním vývodem kondenzátoru zpětného běhu £ a jednak s vybíjecím odporem 8 ochrany, který je svým druhým vývodem spojen jednak s druhým vývodem kondenzátoru ochrany 11 a jednak s anodou oddělovací diody 10 ochrany koncového tranzistoru, jejíž katoda je s druhým vývodem kondenzátoru £ zpětného běhu připojena na zem.- 3 The ground excitation unit 1 is connected to terminals 2a. 2b of the primary winding of the excitation transformer 2, the secondary winding of which is connected to ground by one outlet 2d. Through the second terminal 2c, the secondary winding of the excitation transformer 2 is connected both to the field-attenuation damping resistor 6 and to the anode of the field isolation diode 6 and to the closing transistor 6. The emitter of the closing transistor 6 is connected on the one hand to the cathode of the excitation diode 6, on the other hand to the cathode of the protective diode 6, the anode of which is connected to ground, and secondly. The collector of the switching transistor 2 is connected both to the first terminal of the protection capacitor 11 and to the terminal 12a of the primary winding of the output transformer 12, which is connected to the input terminal 15 of the converter by its second terminal 12b. Leads 12_c. 12d of the secondary winding of the output transformer 12 are connected to a rectifier 13 with an LC filter, the first output of which is connected to ground and the second output is connected to the output terminal 14 of the converter and to the measuring input of the excitation unit 1. with the first outlet of the back-up capacitor 6 and, on the other hand, with the discharge discharge resistor 8, which is connected to the second outlet of the protection capacitor 11 and second to the anode of the terminal on the ground.

Budicí jednotka 1 budí v činném běhu přes budicí transformátor- 2.a oddělovací diodu buzení £ kladným impulsem do báze spí nací tranzistor 2» který připne svým kolektorem primární vinutí výstupního transformátoru 12 na vstupní napětí měniče. Současně se vybíjí kondenzátor ochrany 11 v obvodu: kondenzátor ochrany 11. kolektor koncového spínacího tranzistoru 2» zem, kondenzátor zpětného běhu £, vybíjejí odpor 8 ochrany a druhý vývod kondenzátoru ochrany 11. V tomto obvodu předá kondenzátor ochrany 11 část své energie kondenzátoru zpětného běhu £. l’o ukončení činného běhu přestane budicí jednotka 1 dodávat energii do budicího transformátoru 2, na jehož sekundárním vinutí se indikuje vlivem vlastní rozptylné indukčnosti záporný impuls, který otvírá zavírací tranzistor £, jenž připojí bázi koncového 259772The excitation unit 1 energizes the excitation transformer 2 and the decoupling diode by driving a positive pulse to the base of the switching transistor 2 which connects the primary winding of the output transformer 12 to the input voltage of the converter by its collector. At the same time, the protection capacitor 11 in the circuit discharges: the protection capacitor 11, the collector of the terminal switching transistor 2, the ground, the reverse capacitor 8, discharge the protection resistor 8 and the second outlet of the protection capacitor 11. £. In the end of active operation, the excitation unit 1 stops supplying the excitation transformer 2, on the secondary winding of which, due to its own dissipative inductance, a negative pulse is opened, which opens the closing transistor 8, which connects the base of the

- 4 spínacího tranzistoru 2 na kondenzátor zpětného běhu 2.» který byl v činném běhu nabit na záporné napětí· Bází koncového spínacího tranzistoru 2 proteče záporný proud a tranzistor se zavírá· Napětí na kolektoru koncového spínacího tranzistoru 2 roste se strmosti závislou na indukčnosti primárního vinutí výstupního transformátoru 12 a kapacitě ochranného kondenzátoru 11· Ve zpětném běhu se ochranný kondenzátor 11 nabíjí v obvodu: vstupní napětí měniče 15. primární vinutí výstupního transformátoru 12, kondenzátor ochrany 11. oddělovací dioda ochrany koncového tranzistoru 10 a zem·- 4 switching transistor 2 per reverse capacitor 2. »which has been charged to negative voltage during active operation · The negative switching current flows through the base of the switching transistor 2 and the transistor is closing · The voltage across the collector of the switching switching transistor 2 increases with steepness In the reverse run, the protective capacitor 11 is charged in the circuit: input voltage of the converter 15. The primary winding of the output transformer 12, the protection capacitor 11. The isolation diode of the transistor 10 and the earth ·

Střídavé napětí získané na sekundárním vinutí výstupního transformátoru 12 je usměrněno a vyfiltrováno v usměrňovači s LC filtrem 12» jehož jeden výstup je spojen se zemí a-druhý s výstupní svorkou 14 a s měřicím vstupem budicí jednotky 1, která reguluje v závislosti na výstupním napětí měniče poměr času sepnutí a rozepnutí koncového spínacího tranzistoru 2·The AC voltage obtained on the secondary winding of the output transformer 12 is rectified and filtered in a rectifier with an LC filter 12 whose one output is connected to ground and the other to output terminal 14 and the measuring input of the excitation unit 1 which regulates the ratio time of closing and opening of terminal switching transistor 2 ·

Zapojení podle vynálezu lze využít při konstrukci palubních leteckých zdrojů měničového typu.The wiring according to the invention can be used in the construction of an inverter-type airborne aircraft sources.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Connection of single-acting inverter circuits with improved output stage excitation, using part of the power dissipation to cover the excitation power in reverse of the inverter,

That the excitation unit (1) connected to ground is connected to terminals (2a), (2b) of the primary winding of the excitation transformer (2), the secondary winding of which is connected to the ground by one terminal (2d), to ground suppression damping resistor (3), both to the anode of the excitation diode (4) and to the closing transistor (5), the emitter of which is connected to the cathode of the excitation diode (4) and the cathode of the protective diode ( 6), the anode of which is connected to ground and on the basis of a terminal switching transistor (7), which is connected to ground by its emitter and whose collector is connected both to the first outlet of the protection capacitor (11) and to the outlet (12a) the output transformer winding (12), which is connected to the input terminal (15) of the inverter by its second terminal (12b), the secondary transformer winding terminals (12c) (12d) being connected to the rectifier (13) with LC filter, the first output of which is connected to ground and the second output is connected both to the output terminal (14) of the converter and to the measuring input of the excitation unit (1), with the first outlet of the reverse capacitor (9) and the discharge discharge resistor (8) connected to the second terminal of the protective capacitor (11) and to the anode of the transistor protection diode (10) of which the cathode is with the other. the return condenser outlet (9) is connected to ground.