RU217304U1 - Полумостовой инвертор с внешним возбуждением - Google Patents
Полумостовой инвертор с внешним возбуждением Download PDFInfo
- Publication number
- RU217304U1 RU217304U1 RU2022134141U RU2022134141U RU217304U1 RU 217304 U1 RU217304 U1 RU 217304U1 RU 2022134141 U RU2022134141 U RU 2022134141U RU 2022134141 U RU2022134141 U RU 2022134141U RU 217304 U1 RU217304 U1 RU 217304U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bipolar transistor
- output
- transformer
- bipolar transistors
- bridge inverter
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в мощных импульсных преобразователях напряжения для питания различных радиотехнических устройств. Мостовой инвертор с внешним возбуждением управляется внешним задающим генератором через входной трансформатор и состоит из двух верхних биполярных транзисторов, двух резисторов, выходного трансформатора и конденсатора. Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что в полумостовом инверторе с внешним возбуждением резисторы, включенные в цепи эмиттеров биполярных транзисторов, выполняют функции ограничения базового тока биполярных транзисторов и одновременно являются датчиками тока первичной обмотки выходного трансформатора, которая соединена последовательно с конденсатором и включена между эмиттерами верхнего и нижнего биполярных транзисторов, что позволяет открыть один биполярный транзистор только после окончания тока через второй биполярный транзистор. Технический результат - увеличение надежности полумостового инвертора с внешним возбуждением путем увеличения точности контроля момента запирания биполярных транзисторов.
Description
Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в мощных импульсных преобразователях напряжения для питания различных радиотехнических устройств.
Известен преобразователь постоянного напряжения (Патент РФ №2007831, МПК H02M 7/538, опубл. 15.02.1994), содержащий двухтактный полумостовой ключевой усилитель на биполярных транзисторах, трансформатор тока с первичной обмоткой, двумя вторичными и дополнительной обмотками, и управляющий каскад, выполненный по двухтактной схеме на биполярных транзисторах, управляющий трансформатор, две последовательные цепочки диодов, шунтирующие вторичные обмотки трансформатора тока, и коммутирующие ключи на полевых транзисторах. Биполярные транзисторы двухтактного ключевого усилителя включены по схеме с общей базой, первичная обмотка управляющего трансформатора подключена к выходу управляющего каскада, а выходная обмотка управляющего трансформатора соединена с дополнительной обмоткой трансформатора тока через резистор. Выходные выводы ключевого усилителя подсоединены к первичной обмотке выходного трансформатора, а вторая стойка полумостовой схемы ключевого усилителя образована двумя конденсаторами.
Недостатком преобразователя постоянного напряжения является включение одного биполярного транзистора до момента полного выключения второго биполярного транзистора из-за раннего запирания диодов в цепи дополнительных обмоток, при этом включение коммутирующих ключей на полевых транзисторах в режиме холостого хода происходит до момента полного запирания транзистора, что снижает надежность работы.
Известен полумостовой преобразователь напряжения (Патент РФ №2015613, МПК H02M 7/537, опубл. 30.06.1994), содержащий выполненный по полумостовой схеме двухтактный усилитель мощности с силовыми транзисторами, дозирующий конденсатор, выходной трансформатор, с первичной обмоткой, соединенной последовательно с дозирующим конденсатором и включенную между положительным выводом источника питания и точкой соединения транзисторов, вторичную обмотку, обмотку обратной связи, насыщающийся коммутирующий трансформатор с обмотками, ограничитель тока, резистор запуска, датчик тока, разделительный конденсатор, транзистор ограничения тока, ограничивающий сквозной ток через транзисторы в процессе коммутации.
Недостатком полумостового преобразователя напряжения является включение одного транзистора до момента полного выключения второго транзистора, что приводит к большим коммутационным потерям и повышенному нагреву транзисторов в процессе работы.
Известен преобразователь постоянного напряжения (Патент РФ №119959, МПК H02M 3/337, опубл. 27.08.2012), содержащий две первичные обмотки силового трансформатора, первая их которых своим началом подключена к положительному выводу источника входного постоянного напряжения через первый транзистор, шунтированный встречно-параллельным ему диодом, и также подключена к отрицательному выводу источника входного постоянного напряжения через первый отдельный диод. Вторая первичная обмотка трансформатора своим началом подключена к отрицательному выводу источника входного постоянного напряжения через второй транзистор, шунтированный встречно-параллельным ему диодом, и также к положительному выводу источника входного постоянного напряжения через второй отдельный диод. Концы обеих первичных обмоток присоединены к общей точке последовательно соединенных конденсаторов, подключенных к положительному и отрицательному выводам источника входного постоянного напряжения. Две вторичные обмотки силового трансформатора включены между собой согласно последовательно и образуют с двумя дополнительными диодами двухполупериодную нулевую схему выпрямления со средней точкой, а нагрузка выпрямителя подключена через LC-фильтр. Управление транзисторами производится с помощью схемы управления, которая поочередно отпирает один из транзисторов и одновременно с этим запирает другой транзистор.
Недостатком преобразователя постоянного напряжения является отсутствие контроля за состоянием транзисторов, а также жестко заданная схемой управления временная пауза между запиранием одного транзистора, и отпиранием другого транзистора, что снижает надежность работы и максимальную выходную мощность преобразователя.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является полумостовой нерегулируемый транзисторный двухтактный конвертер (Бас А.А. и др. Источники вторичного электропитания с бестрансформаторным входом. - М.: Радио и связь, 1987, с. 70, рис. 3.1), содержащий два биполярных транзистора, соединенные последовательно, входной трансформатор с двумя выходными обмотками, два резистора, включенные последовательно в цепь протекания базового тока биполярных транзисторов, два конденсатора, соединенные последовательно и включенные между положительным и отрицательным выводами источника питания, выходной трансформатор с одной первичной обмоткой, вторичной обмоткой и двумя дополнительными обмотками, два диода, включенные последовательно с дополнительными обмотками и включенные параллельно база-эмиттерным переходам биполярных транзисторов, выпрямитель, подключенный к вторичной обмотке и сглаживающий фильтр, подключенный к выходу выпрямителя.
Недостатком полумостового нерегулируемого транзисторного двухтактного конвертера является включение одного биполярного транзистора до момента полного выключения второго биполярного транзистора из-за раннего запирания диодов в цепи дополнительных обмоток, что снижает надежность работы.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в разработке полумостового инвертора с внешним возбуждением, обеспечивающего автоматическую задержку открывания биполярных транзисторов в одном плече только после полного запирания биполярных транзисторов в другом плече.
Технический результат - увеличение надежности полумостового инвертора с внешним возбуждением путем увеличения точности контроля момента запирания биполярных транзисторов.
Технический результат достигается за счет того, что в полумостовой инвертор с внешним возбуждением, содержащий входной трансформатор с входной и двумя выходными обмотками, два биполярных транзистора, верхний биполярный транзистор, присоединенный коллектором к положительному выводу источника питания, выходной трансформатор с входной и выходной обмотками, дополнительно введены резистор, включенный между выводом эмиттера нижнего биполярного транзистора и отрицательным выводом источника питания, резистор, включенный между выводом эмиттера верхнего биполярного транзистора и выводом коллектора нижнего биполярного транзистора, начало одной выходной обмотки входного трансформатора присоединено к выводу базы верхнего биполярного транзистора, а ее конец - к коллектору нижнего биполярного транзистора, конец второй выходной обмотки входного трансформатора присоединен к выводу базы нижнего биполярного транзистора, а ее начало - к отрицательному выводу источника питания, начало входной обмотки выходного трансформатора присоединено к выводу эмиттера верхнего биполярного транзистора, ее конец через конденсатор соединен с выводом эмиттера нижнего биполярного транзистора, а к выходной обмотке выходного трансформатора присоединена нагрузка.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что в полумостовом инверторе с внешним возбуждением резисторы, включенные в цепи эмиттеров биполярных транзисторов, выполняют функции ограничения базового тока биполярных транзисторов, и одновременно являются датчиками тока первичной обмотки выходного трансформатора, которая соединена последовательно с конденсатором и включена между эмиттерами верхнего и нижнего биполярных транзисторов, что позволяет открыть один биполярный транзистор только после окончания тока через второй биполярный транзистор.
На фиг. 1 изображена схема полумостового инвертора с внешним возбуждением.
Полумостовой инвертор с внешним возбуждением (фиг. 1) содержит задающий генератор 1, к выходу которого подключена первичная обмотка 2 входного трансформатора 3. Конец выходной обмотки 4 входного трансформатора 3 подключен к базе нижнего биполярного транзистора 5, а ее конец подключен к отрицательному выводу -U источника питания. Эмиттер нижнего биполярного транзистора 5 соединен с отрицательным выводом -U источника питания через резистор 6. Начало выходной обмотки 7 подключено к базе верхнего биполярного транзистора 8, а ее конец - к коллектору нижнего биполярного транзистора 5 и нижнему выводу резистора 9. Верхний вывод резистора 9 соединен с эмиттером верхнего биполярного транзистора 8. Начало первичной обмотки 10 выходного трансформатора 11 подключено к эмиттеру верхнего биполярного транзистора 8, а ее конец соединен с верхним выводом конденсатора 12, нижний вывод которого подключен к эмиттеру нижнего биполярного транзистора 5. К выходной обмотке 13 выходного трансформатора 11 подключена нагрузка 14.
На фиг. 2 приведена временная диаграмма напряжения U1 на выходе задающего генератора. На фиг. 3 приведена временная диаграмма напряжения U7 на выходной обмотке 7 входного трансформатора 3. На фиг. 4 приведена временная диаграмма напряжения U4 на выходной обмотке 4 входного трансформатора 3. На фиг. 5 приведена временная диаграмма напряжения U9 на резисторе 9. На фиг. 6 приведена временная диаграмма напряжения Uбэ8 на переходе база-эмиттер верхнего биполярного транзистора 8. На фиг. 7 приведена временная диаграмма напряжения U6 на резисторе 6. На фиг. 8 приведена временная диаграмма напряжения Uбэ5 на переходе база-эмиттер нижнего биполярного транзистора 5. На фиг. 9 приведена временная диаграмма напряжения Uвых на выходной обмотке 13 выходного трансформатора 11.
Полумостовой инвертор с внешним возбуждением работает следующим образом. С выхода задающего генератора 1 переменное напряжение U1, имеющее форму меандра, подается на первичную обмотку 2 входного трансформатора 3 (фиг. 2).
На выходных обмотках 4 и 7 входного трансформатора 3 появляется переменное напряжение. В момент времени t1 (фиг. 3) на верхнем выводе обмотки 7 появляется положительный потенциал, а на верхнем выводе обмотки 4 (фиг. 4) - отрицательный потенциал, и начинается процесс запирания нижнего биполярного транзистора 5. Процесс запирания нижнего биполярного транзистора 5 происходит в интервале времени (t1 - t2), при этом ток от конденсатора 12 протекает через первичную обмотку 10 выходного трансформатора 11, резистор 9 и коллекторно-эмиттерный переход нижнего биполярного транзистора 5. Напряжение, приложенное между выводами базы и эмиттера верхнего биполярного транзистора 8 в интервале времени t1 - t2, складывается из напряжения обмотки 7 (фиг. 3) и напряжения на резисторе 9 (фиг.5), которые находятся в противофазе:
Uбэ8 = U7 - U9,
где Uбэ8 - напряжение между выводами базы и эмиттера верхнего биполярного транзистора 8, U7 - напряжение на выходной обмотке 7 входного трансформатора 3, U9 - напряжение на резисторе 9.
Резистор 9 ограничивает ток базы верхнего биполярного транзистора 8, и одновременно является датчиком тока нижнего биполярного транзистора 5.
Ток через коллекторно-эмиттерный переход верхнего биполярного транзистора 8 начинает протекать только после того, как напряжение между выводами его базы и эмиттера увеличится до напряжения отпирания база-эмиттерного перехода (фиг. 6, момент времени t2, для кремниевых транзисторов это напряжение приблизительно равно 0,7 В).
В момент времени t3 (фиг. 4) на верхнем выводе обмотки 4 появляется положительный потенциал, а на верхнем выводе обмотки 7 (фиг. 3) появляется отрицательный потенциал, и начинается процесс запирания верхнего биполярного транзистора 8.
Процесс запирания верхнего биполярного транзистора 8 происходит в интервале времени (t3 - t4), при этом ток от положительного вывода +U источника питания протекает через коллекторно-эмиттерный переход верхнего биполярного транзистора 8 первичную обмотку выходного трансформатора 11, конденсатор 12, резистор 6 к отрицательному выводу -U источника питания. Напряжение, приложенное между выводами базы и эмиттера нижнего биполярного транзистора 5 в интервале времени (t3 - t4) складывается из напряжения обмотки 4 (фиг. 4) и напряжения на резисторе 6 (фиг. 7), которые находятся в противофазе:
Uбэ5 = U4 - U6,
где Uбэ5 - напряжение между выводами базы и эмиттера нижнего биполярного транзистора 5, U4 - напряжение на выходной обмотке 4 входного трансформатора 3, U6 - напряжение на резисторе 6.
Резистор 6 ограничивает ток базы нижнего биполярного транзистора 5, и одновременно является датчиком тока верхнего биполярного транзистора 8.
Ток через коллекторно-эмиттерный переход нижнего биполярного транзистора 5 начинает протекать только после того, как напряжение между выводами его базы и эмиттера увеличится до напряжения отпирания база-эмиттерного перехода (фиг. 8, момент времени t4, для кремниевых транзисторов это напряжение приблизительно равно 0,7 В).
В момент времени t5 (фиг. 2) полярность напряжения на первичной обмотке 2 входного трансформатора 3 снова изменяется, и все процессы повторяются. В процессе работы инвертора направление тока через первичную обмотку 10 выходного трансформатора 11 при переключении соответственно нижнего и верхнего биполярных транзисторов 5 и 8 изменяется с частотой задающего генератора 1, на выходной обмотке 13 выходного трансформатора 11 появляется выходное переменное напряжение Uвых (фиг. 9), и через нагрузку 14 начинает протекать ток.
В макете полумостового инвертора с внешним возбуждением были применены биполярные транзисторы типа КТ840А.
Таким образом, предлагаемый полумостовой инвертор с внешним возбуждением обеспечивает автоматическую задержку открывания одного биполярного транзистора только после запирания второго биполярного транзистора, что позволяет увеличить надежность работы полумостового инвертора с внешним возбуждением путем увеличения точности контроля момента запирания биполярных транзисторов.
Claims (1)
- Полумостовой инвертор с внешним возбуждением, содержащий входной трансформатор с входной и двумя выходными обмотками, два биполярных транзистора, верхний биполярный транзистор, присоединенный коллектором к положительному выводу источника питания, выходной трансформатор с входной и выходной обмотками, отличающийся тем, что дополнительно введены резистор, включенный между выводом эмиттера нижнего биполярного транзистора и отрицательным выводом источника питания, резистор, включенный между выводом эмиттера верхнего биполярного транзистора и выводом коллектора нижнего биполярного транзистора, начало одной выходной обмотки входного трансформатора присоединено к выводу базы верхнего биполярного транзистора, а ее конец - к коллектору нижнего биполярного транзистора, конец второй выходной обмотки входного трансформатора присоединен к выводу базы нижнего биполярного транзистора, а ее начало – к отрицательному выводу источника питания, начало входной обмотки выходного трансформатора присоединено к выводу эмиттера верхнего биполярного транзистора, ее конец через конденсатор соединен с выводом эмиттера нижнего биполярного транзистора, а к выходной обмотке выходного трансформатора присоединена нагрузка.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU217304U1 true RU217304U1 (ru) | 2023-03-27 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3530364A (en) * | 1969-05-27 | 1970-09-22 | Gen Motors Corp | Circuit for converting a direct current potential to an alternating current potential |
US3761742A (en) * | 1971-10-01 | 1973-09-25 | Cogar Corp | High-frequency chopper supply |
RU2007831C1 (ru) * | 1991-05-15 | 1994-02-15 | Центральный научно-исследовательский радиотехнически институт | Преобразователь постоянного напряжения |
RU2015613C1 (ru) * | 1992-03-31 | 1994-06-30 | Владимир Николаевич Ловяго | Полумостовой преобразователь напряжения |
RU119959U1 (ru) * | 2012-03-26 | 2012-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева" | Преобразователь постоянного напряжения |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3530364A (en) * | 1969-05-27 | 1970-09-22 | Gen Motors Corp | Circuit for converting a direct current potential to an alternating current potential |
US3761742A (en) * | 1971-10-01 | 1973-09-25 | Cogar Corp | High-frequency chopper supply |
RU2007831C1 (ru) * | 1991-05-15 | 1994-02-15 | Центральный научно-исследовательский радиотехнически институт | Преобразователь постоянного напряжения |
RU2015613C1 (ru) * | 1992-03-31 | 1994-06-30 | Владимир Николаевич Ловяго | Полумостовой преобразователь напряжения |
RU119959U1 (ru) * | 2012-03-26 | 2012-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева" | Преобразователь постоянного напряжения |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4823249A (en) | High-frequency resonant power converter | |
US7869237B1 (en) | Phase-shifted bridge with auxiliary circuit to maintain zero-voltage-switching | |
US20220029542A1 (en) | Resonant converter | |
US8966294B2 (en) | Clamp circuits for power converters | |
US20080297248A1 (en) | Class d amplifier circuit with bi-directional power switch | |
JPH0357713B2 (ru) | ||
US11539300B1 (en) | DC to DC power converter device capable of either bidirectional step-up conversion or bidirectional step-down conversion, and control method thereof | |
US5070294A (en) | Multi-output dc-dc converter using field-effect transistor switched at high frequency | |
EP1771937A1 (en) | Automatic frequency control for series resonant switched mode power supply | |
US4614998A (en) | DC-AC converter for a load with an inductive component | |
RU217304U1 (ru) | Полумостовой инвертор с внешним возбуждением | |
RU217544U1 (ru) | Полумостовой инвертор с внешним возбуждением | |
RU217513U1 (ru) | Мостовой инвертор с внешним возбуждением | |
RU217309U1 (ru) | Высокочастотный инвертор с внешним возбуждением | |
RU217314U1 (ru) | Высокочастотный инвертор с внешним возбуждением | |
RU217245U1 (ru) | Высокочастотный инвертор с внешним возбуждением | |
RU217251U1 (ru) | Высокочастотный инвертор с внешним возбуждением | |
KR100199508B1 (ko) | 풀 브릿지 디씨/디씨 컨버터의 영전압/영전류 스위칭을 위한 회로 | |
RU217303U1 (ru) | Высокочастотный инвертор с внешним возбуждением | |
JP4534354B2 (ja) | 直流−直流変換装置 | |
SU1658327A1 (ru) | Преобразователь посто нного напр жени | |
SU1557654A1 (ru) | Автономный последовательный инвертор | |
SU1714769A2 (ru) | Стабилизированный конвертор | |
Singh et al. | An LCLC resonant DC-DC converter with PWM control-analysis, simulation, and implementation | |
SU1156225A1 (ru) | Транзисторный инвертор |