MD1310Z8 - Invertor reversiv - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la domeniul electrotehnicii, în special la invertoare executate pe bază de tranzistori.Invertorul reversiv include o bornă de tensiune (U1), conectată la polul pozitiv al unui condensator (C1), drenele unor tranzistori cu efect de câmp (Q1, Q2) şi la intrarea unei surse de alimentare (1), o bornă de tensiune (U2), conectată la polul pozitiv al unui condensator (C2), capătul de mijloc al unui transformator de putere (Tr), compus din două înfăşurări identice (W1, W2), şi la anodul unei diode (D2), catodul căreia este conectat la intrarea unui generator de impulsuri (2), intrările unor drivere (3, 4), şi la catodul unei diode (D1), anodul căreia este conectat la ieşirea sursei de alimentare (1), capătul de jos al căreia este conectat la capătul de jos al generatorului de impulsuri (2), capetele de jos ale driverelor (3, 4), câte o ieşire a driverelor (3, 4), sursele unor tranzistori cu efect de câmp (Q3, Q4), polii negativi ai condensatoarelor (C1, C2) şi la o bornă comună (COM). Drena tranzistorului cu efect de câmp (Q3) este conectată la capătul înfăşurării (W2), o ieşire a driverului (4) şi la sursa tranzistorului cu efect de câmp (Q2), iar drena tranzistorului cu efect de câmp (Q4) este conectată la capătul înfăşurării (W1), o ieşire a driverului (3) şi la sursa tranzistorului cu efect de câmp (Q1). Totodată celelalte două ieşiri ale driverului (3) sunt conectate la poarta tranzistorului cu efect de câmp (Q1) şi, respectiv, la poarta tranzistorului cu efect de câmp (Q3), iar celelalte două ieşiri ale driverului (4) sunt conectate la poarta tranzistorului cu efect de câmp (Q2) şi, respectiv, la poarta tranzistorului cu efect de câmp (Q4).

Description

Invenţia se referă la domeniul electrotehnicii, în special la invertoare executate pe bază de tranzistori.

Este cunoscut un invertor cu căderea tensiunii de ieşire, executat pe bază de un tranzistor cu efect de câmp cu canal şi comutator, ce conţine un pin al drenei şi un pin al sursei, totodată pinul drenei este conectat la borna tensiunii de ieşire, o diodă, anodul căreia este conectat la borna tensiunii de ieşire, un inductor prin intermediul căruia pinul drenei comutatorului şi sursei comutatorului sunt conectate la borna tensiunii de intrare, un inductor prin intermediul căruia anodul diodei este conectat cu borna tensiunii de referinţă, un transformator cu două înfăşurări, un controler de comutare, conectat la borna tensiunii de ieşire şi un comutator, configurat în aşa mod, încât să fie dirijat de pinul porţii tranzistorului cu efect de câmp, atunci când controlerul de comutare este configurat pentru dirijarea comutatorului, mai mult periodic, în aşa fel curentul să nu treacă de la ieşirea controlerului de comandă spre borna tensiunii de ieşire [1].

Dezavantajul acestui invertor constă în aceea că curentul de ieşire este mic, iar pentru funcţionarea corectă a cheii de putere se foloseşte un algoritm compus.

Cea mai apropiată soluţie este invertorul pod, care conţine un pod de tranzistori monofazat cu o punte de diode inversă, conectat în diagonala curentului continuu la o sursă de alimentare, iar în diagonala curentului alternativ prin intermediul transformatorului de putere la sarcină. Sistemul de dirijare cu invertorul se efectuează de la un modulator standard de impulsuri în doi timpi, doi comparatori de la ieşirea căruia dirijează două perechi de tranzistori, situaţi pe diagonală în punte. Paralel cu înfăşurarea primară a transformatorului de putere este conectat un lanţ R-C format dintr-un rezistor şi un condensator, uniţi consecutiv. Polii condensatorului, prin intermediul unui bloc de izolare galvanică, sunt conectaţi la un integrator de tensiune, ieşirea căruia prin lanţul de legătură inversă este conectată la o a treia intrare a unuia din comparatoare [2].

Dezavantajele acestui invertor constau în aceea că are o schemă complexă, cu multe noduri şi lanţuri R-C ce duce la scăderea fiabilităţii lui, un randament scăzut şi un preţ mare de producere.

Problema pe care o rezolvă prezenta invenţie constă în creşterea fiabilităţii şi simplificarea schemei invertorului.

Invertorul, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că include o bornă de tensiune, conectată la polul pozitiv al primului condensator, drenele primului şi al doilea tranzistori cu efect de câmp şi la intrarea unei surse de alimentare, o bornă de tensiune, conectată la polul pozitiv al celui de-al doilea condensator, capătul de mijloc al unui transformator de putere, compus din două înfăşurări identice, şi la anodul unei diode, catodul căreia este conectat la intrarea unui generator de impulsuri, intrările driverelor trei şi patru, şi la catodul celeilalte diode, anodul căreia este conectat la ieşirea sursei de alimentare, capătul de jos al căreia este conectat la capătul de jos al generatorului de impulsuri, capetele de jos ale driverelor trei şi patru, câte o ieşire a driverelor trei şi patru, sursele tranzistorilor cu efect de câmp trei şi patru, polii negativi ai condensatoarelor şi la o bornă comună, totodată drena celui de-al treilea tranzistor cu efect de câmp este conectată la capătul celei de-a doua înfăşurări, o ieşire a celui de-al patrulea driver şi la sursa celui de-al doilea tranzistor cu efect de câmp, iar drena celui de-al patrulea tranzistor cu efect de câmp este conectată la capătul primei înfăşurări, o ieşire a celui de-al treilea driver şi la sursa primului tranzistor cu efect de câmp, totodată celelalte două ieşiri ale celui de-al treilea driver sunt conectate la poarta primului tranzistor cu efect de câmp şi, respectiv, la poarta celui de-al treilea tranzistor cu efect de câmp, iar celelalte două ieşiri ale celui de-al patrulea driver sunt conectate la poarta celui de-al doilea tranzistor cu efect de câmp şi, respectiv, la poarta celui de-al patrulea tranzistor cu efect de câmp.

Rezultatul tehnic constă în mărirea fiabilităţii şi, respectiv, a randamentului invertorului reversiv datorită includerii în circuit a transformatorului de putere cu două înfăşurări identice, conectat în diagonala unei punţi de putere, fiind alcătuit din patru tranzistori cu efect de câmp, pe care se formează o tensiune constantă egală cu jumătate de tensiune de intrare, ce permite de a folosi schema în regim inversat - ca multiplicator şi ca divizor la doi a tensiunii de intrare.

La depunerea tensiunii de alimentare la drenele tranzistorilor cu efect de câmp, aflate în partea de sus a punţii, tensiunea de impuls de la capătul de mijloc al transformatorului de putere, depusă la toată înfăşurarea transformatorului de putere se imparte la doi, potenţialul fiind permanent egal, iar la depunerea tensiunii de alimentare la capătul de mijloc al transformatorului de putere pe partea de sus se induce o tensiune dublă, adică invertorul revendicat permite obţinerea tensiunii duble la ieşire ori jumătate de tensiune de intrare şi la curenţi mari prin depunerea tensiunii de intrare la bornele corespunzătoare fără a schimba schema. Totodată invertorul are o schemă mult mai simplă în comparaţie cu soluţiile apropiate, adică nu conţine înfăşurări şi chei suplimentare, ceea ce duce la creşterea fiabilităţii, şi un randament de cel puţin 93% faţă de 75...85% în soluţiile cunoscute.

Invenţia se explică prin desenele din figură care reprezintă schema invertorului reversiv.

Invertorul reversiv include o bornă de tensiune U1, conectată la polul pozitiv al unui condensator C1, drenele unor tranzistori cu efect de câmp Q1, Q2 şi la intrarea unei surse de alimentare 1, o bornă de tensiune U2, conectată la polul pozitiv al unui condensator C2, capătul de mijloc al unui transformator de putere Tr, compus din două înfăşurări identice W1, W2, şi la anodul unei diode D2, catodul căreia este conectat la intrarea unui generator de impulsuri 2, intrările unor drivere 3, 4 şi la catodul unei diode D1, anodul căreia este conectat la ieşirea sursei de alimentare 1, capătul de jos al căreia este conectat la capătul de jos al generatorului de impulsuri 2, capetele de jos ale driverelor 3, 4, câte o ieşire a driverelor 3, 4, sursele unor tranzistori cu efect de câmp Q3, Q4, polurile negative ale condensatoarelor C1, C2 şi la o bornă comună COM, totodată drena tranzistorului cu efect de câmp Q3 este conectată la capătul înfăşurării W2, o ieşire a driverului 4 şi la sursa tranzistorului cu efect de câmp Q2, iar drena tranzistorului cu efect de câmp Q4 este conectată la capătul înfăşurării W1, o ieşire a driverului 3 şi la sursa tranzistorului cu efect de câmp Q1, totodată celelalte două ieşiri ale driverului 3 sunt conectate la poarta tranzistorului cu efect de câmp Q1 şi, respectiv, la poarta tranzistorului cu efect de câmp Q3, iar celelalte două ieşiri ale driverului 4 sunt conectate la poarta tranzistorului cu efect de câmp Q2 şi, respectiv, la poarta tranzistorului cu efect de câmp Q4.

Invertorul reversiv funcţionează în modul următor.

La depunerea tensiunii de alimentare la borna de tensiune U2 şi borna comună СОМ tranzistorii cu efect de camp Q3 şi Q4 funcţionează ca chei de putere într-un invertor cu două tacte, iar tranzistorii cu efect de câmp Q1 şi Q2 funcţionează ca redresori sincronizaţi, care la generarea curentului în înfăşurarea W1 redresează curentul indus în înfăşurarea W2, şi invers, la generarea curentului în înfăşurarea W2 redresează curentul indus în înfăşurarea W1 în aşa mod, la borna de tensiune U1 faţă de borna comună СОМ se formează o tensiune dublă faţă de tensiunea de alimentare, care fiind integrată de condensatorul C1 se depune la borna de tensiune U1, totodată la depunerea tensiunii de alimentare la borna de tensiune U1 faţă de borna comună СОМ puntea de putere formată din toţi patru tranzistori cu efect de camp Q1, Q2, Q3 şi Q4 funcţionează în regim standart, ce duce la formarea pe capătul de mijloc al transformatorului de putere Tr a unei tensiuni practic continue, ce are o jumatate de valoare de la valoarea tensiunii de alimentare la borna de tensiune U1 şi, fiind integrată de condensatorul C2, se depune la borna de tensiune U2.

În baza cercetărilor a fost elaborată o construcţie a acestui invertor. S-au făcut teste de laborator, în urma cărora s-a dovedit că la tensiunile de alimentare minime randamentul măsurat era de 93%, la tensiuni maxime randamentul a crescut la 93,5%.

1. RU 2638021 C2 2017.12.11

2. RU 2223590 C1 2004.02.10

Claims (1)

1. Invertor reversiv, care include o bornă de tensiune (U1), conectată la polul pozitiv al unui condensator (C1), drenele unor tranzistori cu efect de câmp (Q1, Q2) şi la intrarea unei surse de alimentare (1), o bornă de tensiune (U2), conectată la polul pozitiv al unui condensator (C2), capătul de mijloc al unui transformator de putere (Tr), compus din două înfăşurări identice (W1, W2), şi la anodul unei diode (D2), catodul căreia este conectat la intrarea unui generator de impulsuri (2), intrările unor drivere (3, 4), şi la catodul unei diode (D1), anodul căreia este conectat la ieşirea sursei de alimentare (1), capătul de jos al căreia este conectat la capătul de jos al generatorului de impulsuri (2), capetele de jos ale driverelor (3, 4), câte o ieşire a driverelor (3, 4), sursele unor tranzistori cu efect de câmp (Q3, Q4), polii negativi ai condensatoarelor (C1, C2) şi la o bornă comună (COM), totodată drena tranzistorului cu efect de câmp (Q3) este conectată la capătul înfăşurării (W2), o ieşire a driverului (4) şi la sursa tranzistorului cu efect de câmp (Q2), iar drena tranzistorului cu efect de câmp (Q4) este conectată la capătul înfăşurării (W1), o ieşire a driverului (3) şi la sursa tranzistorului cu efect de câmp (Q1), totodată celelalte două ieşiri ale driverului (3) sunt conectate la poarta tranzistorului cu efect de câmp (Q1) şi, respectiv, la poarta tranzistorului cu efect de câmp (Q3), iar celelalte două ieşiri ale driverului (4) sunt conectate la poarta tranzistorului cu efect de câmp (Q2) şi, respectiv, la poarta tranzistorului cu efect de câmp (Q4).