SU1051675A1

SU1051675A1 - Bridge transistor inverter

Info

Publication number: SU1051675A1
Application number: SU823390948A
Authority: SU
Inventors: Юрий Филиппович Михеев; Сергей Леонидович Пахомов; Анатолий Егорьевич Лапа
Priority date: 1982-02-01
Filing date: 1982-02-01
Publication date: 1983-10-30

Abstract

МОСТОВОЙ ТРАНЗИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР , каждое плечо которого выподйнено в виде силового транзисторного ключа, шунтированного обратными диодами, содержащий блок управлени , соединенный с управл ющими входами силовых ключей, отличающийс тем, что, с целью повышени КПД путем исключени сквозных токов, в .каждое плечо моста введен диод, включенный последовательно с силовым ключом, и дополнительный транзистор, шунтирующий входную цепь силового ключа, причем база дополнительного транзистора р-п-р типа проводимости верхнего плеча, подключенного к положительному входному выводу, соединена через резистор с катодом введенного диода, включенного последовательно с силовым ключом нижнего i плеча, а анод введенного диода подключен к выходному вьШоду инвертора, О) база дополнительного транзистора п-р-п типа проводимости нижнего плеча соединена через резистор с анодом введенного диода верхнего плеча, подключенного катодом к выходному выводу инвертора. ел да vi СПA BRIDGE TRANSISTOR INVERTER, each arm of which is discharged in the form of a power transistor switch, shunted by reverse diodes, contains a control unit connected to the control inputs of the power switches, characterized in that, in order to improve efficiency by eliminating through currents, each bridge arm is inserted a diode connected in series with a power switch, and an additional transistor that shunts the input circuit of the power switch, the base of the additional transistor pnp of the upper arm conduction type is connected connected to a positive input terminal, is connected via a resistor to the cathode of the inserted diode connected in series with the power key of the lower i arm, and the anode of the inserted diode is connected to the output side of the inverter, O) the base of the additional transistor of the lower arm conductivity with the anode of the inserted diode of the upper arm connected by the cathode to the output terminal of the inverter. ate yes vi sp

Description

Изобретение относитс к электро технике, в частности к электроприводам посто нного тока, и может бьп использовано во вторичных источника питани . Известны преобразователи посто н ного тока, выполненные по мостовой схеме на транзисторах, шунтированны обратными диодами, которые примен ю с в качестве усилителей мощности в электроприводах посто нного тока TI Недостатком таких преобразователей вл етс отсутствие защиты от сквозных токов. Известны также реверсивные преобразователи , в.которых с целью защиты транзисторов моста от сквозных токов, в выходные каскады схемы управлени введены цепи фиксированных временных задержек 2. Недостатком данного устройства вл етс то, что введение временных задержек в схему управлени н.е позвол ет осуществить полную защиту преобразовател от сквозных токов. Наиболее близким к предлагаемому вл етс мостовой транзисторный инвертор , каждое плечо которого выпол нено в виде силового ключа шунтированного обратным диодом, содержащий блок управлени , соединенный с .управл ющими входами силовых ключей Г Недостаток указанного устройства заключаетс в повышенных динамических потер х при переключени х силовых ключей. Цель изобретени - повышение КПД инвертора путем исключени сквозных рков. . Поставленна цель достигаетс тем, что в мостовом транзисторном инверторе, каждое плечо которого выполнено в виде силового транзисто ного ключа, шунтированного обратным диодами, содержащем блок управлени соединенный с управл ющими входами силовых ключей, в каждое плечо моста введен диод, включенный последовательно с силовым ключом, и дополнительный транзистор, шунтирующий входную цепь силового ключа, причем база дополнительного транзистора р-п-р типа проводимости верхнего плеча, подключенного К положительно му входному выводу, соединена через резистор с катодом введенного диода включенного последовательно с силовым ключом нижнего плеча, а анод введенного диода подключен к выходному выводу инвертора, база дополни тельного транзистора п-р-п типа проводимости.нижнего плеча соединен через резистор с анодом введенного диода верхнего плеча., подключенного катодом к вьтходному выводу инвертор На чертеже приведена принципиальна электрическа схема предлагаемого инвертора. Устройство содержит силовые транзисторные ключи 1-4 и дополнительные транзисторы 5-8, обратные диоды 912 , шунтирующие силовые транзисторные ключи 1-4, блоки 13-16 управлени , соединенные с управл ющим входами указанных силовых ключей, в каждое плечо моста введены диоды 17-20, включенные последовательно с силовыми транзисторными ключами 1-4, базы дополнительных транзисторов 5 и 7 р-п-р типа проводимости через резисторы 21 и 22 соединены с катодами введенных диодов 18 и 20, а базы дополнительных транзисторов 6 и 8 п-р-п типа проводимости нижних плеч через резисторы 23 и 24 соответственно соединены с анодами введенных диодов 17 и 19 верхних плеч. Управление силовыми транзисторными ключами 1-4 может осуществл тьс как по симметричному, так и несимметричному законам коммутации. -Инвертор работает следующим образом . , При несимметричном законе коммутации в исходном состо нии (когда отсутствует сигнал управлени ) силовые транзисторные ключи 1 и 3 открыты , а 2 и 4 закрыты. От источника питани через открытые силовые транзисторные ключи Г и 3 и- резисторы 23 и 24 по эмиттер-базовым переходам дополнительных транзисторов 6 и 8 протекает ток, при зтом дополнительные транзисторы 6 и 8 работают как диоды и шунтируют входные цепи силовызс транзисторных ключей 2 и 4, и. следовательно, выходные цепи блоков 14 и 16 управлени . При определенной пол рности сигнала управлени переключаютс в противофазе под действием модулированных импульсов напр жени силовые транзисторные ключи 1 и 2, при этом силовой транзисторный ключ 3 посто нно открыт , а 4 - закрыт. С приходом сигнала управлени положительной пол рности силовой транзисторный ключ 2 открываетс и ток нагрузки протекает по цепи: положительный входной вывод, открытый силовой транзисторный ключ 3, введенный диод 19, нагрузка, введенный диод 18, силовой транзисторный ключ 2, отрицательный входной вывод. При этом база и коллектор дополнительного транзистора 5 р-п-р типа проводимости через резистор 21 и введенный диод 18 соответственно и открытый силовой транзисторный ключ.2 соедин ютс с отрицательным входным выводом инвертора. Дополнительный транзистор 5 работает какThe invention relates to electrical engineering, in particular to direct current drives, and can be used in secondary power sources. Known converters of direct current, made by a bridge circuit on transistors, are bridged by reverse diodes, which are used as power amplifiers in electric drives of direct current TI. The disadvantage of such converters is the lack of protection against through currents. Reversible converters are also known, in order to protect bridge transistors from through currents, fixed time delays 2 are introduced into the output stages of the control circuit. The disadvantage of this device is that the introduction of time delays into the control circuit does not allow complete protection of the converter from through currents. The closest to the present invention is a bridge transistor inverter, each arm of which is made in the form of a power switch shunted by a reverse diode, containing a control unit connected to the control inputs of the power switches G The disadvantage of this device is the increased dynamic losses when switching the power switches . The purpose of the invention is to increase the efficiency of the inverter by eliminating through-flow. . The goal is achieved by the fact that in a bridge transistor inverter, each arm of which is made in the form of a power transistor key, shunted by a reverse diode, containing a control unit connected to the control inputs of the power switches, a diode connected in series with the power switch is inserted into each bridge arm, and an additional transistor that shunts the input circuit of the power switch, and the base of the additional transistor is a pnp of the type of conductivity of the upper arm connected to the positive input terminal, Inen through the resistor with the cathode of the inserted diode connected in series with the power key of the lower arm, and the anode of the inserted diode is connected to the output terminal of the inverter, the base of the additional transistor is of the conductivity type. The lower arm is connected through the resistor to the anode of the inserted diode of the upper arm., Inverter connected by the cathode to the output terminal. The electrical circuit of the proposed inverter is shown in principle. The device contains power transistor switches 1-4 and additional transistors 5-8, reverse diodes 912, shunting power transistor switches 1-4, control blocks 13-16 connected to the control inputs of the specified power switches, diodes 17- are inserted into each arm of the bridge 20, connected in series with the power transistor switches 1-4, the bases of the additional transistors 5 and 7 pp-p of the conductivity type are connected via resistors 21 and 22 to the cathodes of the inserted diodes 18 and 20, and the bases of the additional transistors 6 and 8 p-p- n type of conduction of the lower arms through ezistory 23 and 24 are respectively connected to the anodes of diodes 17 and input 19 of the upper shoulders. The power transistor switches 1-4 can be controlled by both symmetric and asymmetrical switching laws. -Inverter works as follows. , With an asymmetrical switching law, in the initial state (when there is no control signal), the power transistor switches 1 and 3 are open, and 2 and 4 are closed. From the power source through the open power transistor switches G and 3 and the resistors 23 and 24, current flows through the emitter-base junctions of the additional transistors 6 and 8, while the additional transistors 6 and 8 work as diodes and shunt the input circuits of the power transistors 2 and 4 and therefore, the output circuits of the control blocks 14 and 16. At a certain polarity of the control signal, the power transistor switches 1 and 2 switch in antiphase under the action of modulated voltage pulses, while the power transistor switch 3 is constantly open, and 4 is closed. With the arrival of the positive polarity control signal, the power transistor switch 2 opens and the load current flows through the circuit: a positive input terminal, an open power transistor switch 3, an input diode 19, a load, an input diode 18, a power transistor switch 2, a negative input terminal. In this case, the base and collector of the additional transistor 5 ppn of the conduction type through the resistor 21 and the input diode 18, respectively, and the open power transistor switch 2 are connected to the negative input terminal of the inverter. Additional transistor 5 works as

диод и шунтирует входную цепь сило вого транзисторного ключа 1 и, следовательно , выход блока 13 управлени . База дополнительного транзистора 8п-р-п типа проводимости подключена через резистор 24 и открытый транзистор 3 к положительному входному вьшоду инвертора, следовательн указанный дополнительный транзистор 8 открыт и шунтирует йходную цепь силового, транзисторного ключа 4, запреща его включение во врем открытого состо ни силового транзисторного ключа 3.the diode and shunts the input circuit of the power transistor switch 1 and, therefore, the output of the control unit 13. The base of the additional transistor 8n-pp of conduction type is connected through a resistor 24 and an open transistor 3 to the positive input of the inverter, therefore the aforementioned additional transistor 8 is open and shunts the input circuit of the power transistor switch 4, prohibiting it to turn on during the open state of the power transistor key 3.

По окончании действи положительного сигнала управлени на базе силового транзисторного ключа 2 и одновременном по влении сигнала на выходе блока 13 -управлени включение силового транзисторного ключа 1 не произойдет, так как на этапе рассасывани зар да носителей в базе закрывающегос транзисторного ключа 2 и на этапе его запирани дополнительный транзистор 5 остаетс в открытом состо нии и, шунтиру входную цепь силового транзисторного ключа 1, запрещает прохождение сигнала управлени на е.го включение. Поэтому пока протекает ток через силовой транзисторный ключ 2, включение силового транзисторного ключа 1 по цепи управлени не происходит,После запирани силового транзисторного 2 дополнительный транзистор 5 закрываетс и разрушает включение силового транзисторного клю.ча 1. При этом ток через нагрузку протекает в том же направлении под действием ЭДС самоиндукции по цепи: нагрузка,- обратный диод 9, открытый силовой транзисторный ключ 3, внеденный диод 19, нагрузка.Upon completion of the positive control signal on the basis of the power transistor switch 2 and the simultaneous appearance of the signal at the output of the control unit 13, the power transistor switch 1 will not turn on, because at the stage of dissolving the charge carrier in the base of the closing transistor switch 2 and at the stage of locking it the auxiliary transistor 5 remains in the open state and, by shunting the input circuit of the power transistor switch 1, prohibits the passage of the control signal to its turn-on. Therefore, while current flows through the power transistor switch 2, the switching-on of the power transistor switch 1 does not occur along the control circuit. After locking the power transistor 2, the additional transistor 5 closes and destroys the switching-on of the power transistor switch 1. In this case, the current flows through the load in the same direction under the action of self-induced EMF across the circuit: load, - reverse diode 9, open power transistor switch 3, implanted diode 19, load.

По окончании действи сигнала управлени силовой транзисторный ключ 1 начинает закрыватьс и до полного его закрйвани база дополнительного транзистора 6 соединена через резйстор 23 с положительным входным выводом инвертора, при этом дополнительный транзистор 6 открыт и шунти-i рует входную цепь силового транзисторного ключа 2, запреща его включение . После закрывани силового транзисторного ключа 1, закрываетс дополнительный транзистор б и разрешает прохождение сигнала управлени на включение силового транзисторного ключа 2. В дальнейшем процессы пов0 тор ютс .Upon termination of the control signal, the power transistor switch 1 begins to close and, until it is completely closed, the base of the additional transistor 6 is connected via a resistor 23 to the positive input terminal of the inverter, and the additional transistor 6 is opened and shunt-i the input circuit of the power transistor switch 2, prohibiting it turning on . After closing the power transistor switch 1, the auxiliary transistor b closes and allows the control signal to turn on when the power transistor switch 2 is turned on. In the future, the processes are reversed.

Когда переключаютс в. противофазе силовые транзисторные ключи 3 и 4, а силовой транзисторный ключ 1 посто нно открыт,аналогичным образом работают дополнительные транзисторы 7 и 8, запреща одновременное включение силовых транзисторных ключейWhen to switch to. antiphase power transistor switches 3 and 4, and power transistor switch 1 is constantly open, additional transistors 7 and 8 work in the same way, prohibiting the simultaneous activation of power transistor keys

3и 4.3 and 4.

При симметричном законе коммутации силовые транзисторные ключи 1,With symmetric switching law, power transistor switches 1,

4и 2, 3 переключаютс попарно и в противофазе. При этом лока протекает ток через силовые транзисторные ключи, например, 1 и 4 одной диагонали моста инвертора открыты дополнительные транзисторы 6 и 7 и запрещают включение силовых транзисторных ключей 2 и 3.другой диагонали моста. При этом дополнительные транзисторы4 and 2, 3 are switched in pairs and in antiphase. In this case, the current flows through the power transistor switches, for example, 1 and 4 of one diagonal of the inverter bridge, additional transistors 6 and 7 are opened and prohibit the inclusion of power transistor switches 2 and 3. The other diagonal of the bridge. At the same time, additional transistors

5и 8 не оказывают вли ни на работу инвертора,, .так как их базы отключены от соответствующих входных выводов инвертора введенными диодами5 and 8 do not affect the operation of the inverter, because their bases are disconnected from the corresponding input terminals of the inverter by the input diodes.

18 и 19,и наоборот, дополнительные транзисторы 5 и 8 запрещают включе .ние силовьк транзисторных ключей 1 и 4, пока не закроютс силовые транзисторные ключи 2 и 3.18 and 19, and vice versa, the additional transistors 5 and 8 prohibit the switching on of the power of the transistor switches 1 and 4 until the power transistor switches 2 and 3 are closed.

Таким образом, предлагаемое устройство независимо от закона коммута ции транзисторов, при протекании тока через один транзистор стойки моста невозможно включение другого транзистора этой же стойки, устран возможность сквозных токов, что позвол е повысить быстродействие привода и улучшить- его энергетические показатели.Thus, the proposed device, regardless of the switching law of transistors, when current flows through one transistor of the bridge rack, it is impossible to turn on another transistor of the same rack, eliminating the possibility of through currents, which allows to increase the drive speed and improve its energy performance.

Claims

A BRIDGE TRANSISTOR INVERTER, each arm of which is made in the form of a power transistor switch, shunted by reverse 'diodes, containing a control unit ,! connected to the control inputs of the power switches, characterized in that, in order to increase the efficiency by eliminating through currents, a diode connected in series with the power switch and an additional transistor shunting the input circuit of the power switch are introduced into each arm of the bridge, the base of the additional transistor p -pr-type conductivity of the upper arm connected to the positive input terminal is connected through a resistor to the cathode of the introduced diode connected in series with the power switch of the lower arm, and the anode of the inserted diode yes, sub- <g keys to the output terminal of the inverter, the base of the additional transistor p-p type D of the conductivity of the lower arm is connected through a resistor to the anode of the inserted diode of the upper arm, connected by a cathode to the output terminal of the inverter.