SU1064404A1 - Мостовой транзисторный инвертор - Google Patents

Abstract

1. МОСТОВОЙ ТРАНЗИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР, диагональ посто нного тока которого соединена с входными выводами и концами конденсаторного делител  напр жени , средн   точка которого св зана со средним выводом первичной обмотки выходноготтрансформатора , подключенной к диагонали переменного тока инвертора, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью повышени КПД путем повышени  допустимой мощности, между средним выводом первичной обмотки выходного трансформатора и средней точкой конденсаторного делител  напр жени  введен ключ, обладакаций двусторонней проводимостью.

Description

05 4 4

2j Инвертор по п. 1, отличающийс  тем,что ключ состоит

из двух транзисторов, силЬвые переходы которых включены встречно-параллельно.

Изобретение относитс  к иреобра зовательной технике -и может быть использовано при разра.ботке вторич ных источников питани . Известны мостовые транзисторные инверторы, содержащие четыре транзистЬрнй}с ключа и выходной трансфор матор tl3. Наиболее близок к предлагаемому мостовой транзисторный инвертор, диагональ посто нного тока которого соединена с входными выводами и ко цами конденсаторного делител  на пр жени , средн   точка которого св зана с6 средним выводом первичной обмотки выходного трансформатора, подключенной к диагонали переменного тока инвертора 2. Недостаткомуказанных устройств  вл етс  ограничение рабочей мощности , обусловленное неравномерным распределением динамических потерь между транзисторами, работающими в одном такте. Это, в свою очередь, вызвано разбросом параметров транзисторов , а также имеющим место на практике неравенством двух состав-л нздих динамических потерь: потерь при включении и выключении транзисторного ключа. Цель изобретени  - повышение КПД путем повышени  допустимой мощности мостового транзисторного инверто ра .Поставленна  цель достигаетс  тем, что в мостовом транзисторном инверторе, диагональ посто нного тока которого соединена с входными выводами и концами конденсаторного делител  напр жени , средн   точка которого св зана со средним выводом первичной обмотки выходного трансформатора , подключенной к диагонали переменного тока инвертора, между средним выводом первичной обмотки выходного трансформатора и средней точкой конденсаторного делител  напр жени  введен ключ, обладающий дв сторонней проводимостью. Ключ состоит из двух транзисторов , силовые переходы которых вклю .чены встречно-параллельно. На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 временные диаграммы его работы. Мостовойтранзисторный инвертор содержит транзисторные ключи 1-4 Диагональ посто нного тока инверто ра соединена с входными выводами 5 и 6.до  подключени  к источнику питани , а также.к концам конденсаторного делител  7 - 8 напр жени . Обмотка 9 трансформатора 10 соединена концами с диагональю переменного тока инвертора. Средний, «вывод 11 обмотки трансформатора соединен со средней точкой 12 конденсаторного делител  напр жени  через ключ 13, обладающий двусторонней проводимостью . Ключ 13 может быть выполнен в виде двух встречно-параллельно включенных транзисторов 14 и 15. Схема работает следук цим образом . Каждый такт открыта пара ключей 1 и 4, 2 и 3. Сигналы управлени  на ключи одного такта могут подаватьс  как синхронно, так и с временным сдвигом Работу схемы рассмотрим ьвначале дл  случа  наличи  временного сдвига между сигналами управлени  транзисторами одного плеча (1 и 4; 2 и 3) Пусть ключ 13 замкнут (интервал i, на диаграмме и) . Пусть сигналы управлени  на транзисторные ключи 1 и 2 опережают сигналы управлени  на транзисторные ключи 4 и 3. На интервалах времени, когда ключ 1 открыт, а ключ 4 еще закрыт, ток протекает от положительной обкладки конденсатора 7 через открытый ключ 1, первую половину обмотки 9 и замкнутый ключ 13 к отрицательной обкладке конденсатора 7. При этом-через обмотку 9 и ключ 1 протекает ток, вдвое превышающий номинальный. За счет ЭДС, наводимой на второй половине обмотки 9, напр жение на закрытом ключе 4 падает до нул . На транзисторах 2 и 3 напр жеьие равно напр жению питани . Отпирание ключа 4 троисходит при нулевом напр жении т.е. без динамических потерь. Потери включени  полностью выделены на ключе 1. После включени  ключа 4 ток ключа 1 снижаетс  до номинального. Запирание ключа 1 происходит без динамических потерь, так как напр жение на нем после запирани  остаетс  равным нулю до момента запирани  ключа 4. На этом интервале времени ток ключа 4 вдвое превышает номинальный и в нем вьадел ютс  полностью потери выключени . В интервале от запирани  ключа 4 до отпирани 

ключа 2 на всех силовых ключах напржение равно половине напр жени  питани .

Далее аналогичные процессы повтер ютс  в ключах 2 и 3.

Динамические потери при включении и выключении завис т от величины коммутируемой мощности Р„

«ом Когда ключ 13 замкнут

и.

р ( I ОЛА . КОЛЛ

,

ком кэ к.

К.ОМ

и Ггдеи

соответственно напр жекэ ние и ток,коммутируемые транзистором; Un - напр жение питани ; 3,..,(- ток коллектора в номиК п

нальном р)жиме, Описанный пор док переключени  . происходит, в течение всего времени замкнутого состо ни  ключа 13.

Предположим далее, что в некоторый момент времени ключ 13 разомкнут . Тогда от.пирание ключа 1 происходит при отсутствии тока, поскольку ключ 4 еще не о.ткрыт, а цепь конденсатора 7 разомкнута. При этом потери в ключе 1 равны нулю, напр жение на ключах 1 и 3 нулевое, а напр жение на ключах 2 и 4 возрастает до Up. При отпирании ключа 4 через него, ключ 1 и обмотку 9 протекает номинальный ток, напр жение .на ключах 2 и 3 равно. При запирании ключа 1 ток через него и через ключ 4 прекращаетс , однако ключ 4 еще открыт , поэтому напр жение на нем равно нулю, динамические потери тоже равны нулю - они полностью .выдел ютс  на ключе 1. Коммутаци  ключей.2 и 3 происходит аналогично.

Описанный пор док переключени  происходит в течение всего времени tp разомкнутого состо ни  ключа 13. Коммутируема  мощность в этом случае

Р и О - Р КОН п кн конв обоих случа х коммутируема  мощность одинакова. В течение времени t потери включени  выдел ютс  на ключах 1 и 2, а потери выключени  на Ключах 3 и 4. В течение tp поте-ри включени  выдел ютс  н.а ключах 4 и 3, а потери выключени  - на ключах 1 и 2. Если по каким-либо причинам потери включени  и выключени  Не равны, описанное периодическое перераспределение потерь при помощи ключа 13 позвол ет уменьшить возможную перегрузку одного из ключей одного плеча, а следовательно, подн ть допустимую мощность инвертора.

Рассмотрим работу схемы при синхронной подаче сигнала управлени 

на ключи одного плеча.

Предположим, что ключ 13 разомкнут , а сигналы управлени  подаютс  синхронно на ключи 1 и 4, ,отпира  их. Если врем  включени  .ключей 1 и 4 одинаково Ьвкл то потери включени  распределены между ними поровну. Однако практически имеет место разброс параметров транзисторов. Предположим,.что

0

ВКЛ4

В этом случае больша  часть потерь Pgi выдел етс  и ключе 4, -отпирающемс  последним. Наоборот, больша  часть потерь ,||Гд ьщел етс 

5 в ключе 1, запирающемс  первым.

При равенстве потерь включени  и выключени  ключи 1 и 4 наход тс  в одинаковых услови х. Однако чаще

екл Рвыкл а именно Рвкл Р0ыкл0 Таким образом, один из ключей нагру жен динамическими потер ми больше, чем другой (в данном случае ключ 1 нагружен больше). То же происходит и при коммутации ключей 2 и 3.

5

Предположим теперь, что ключ 13 замкнут. В этом случае больша  часть потерь выдел етс  на ключе 1, который отпираетс  первым. Наоборот, потери Р5, выдел ютс  в основном

0 на ключе 4, запирающемс  последним.

и РВ(,(;Л соотношеВеличина Р

вкл

ние между ними мало и зависит от - состо ни  ключа 13. Поэтому при замкнутом состо нии ключа 13 ключ 1

5 инвертора нагружен динамическими потер ми меньше, чем ключ 4.

Таким образом, в зависимости от состо ни  ключа 13 больша  часть динамических потерь выдел етс  то на одном, то на другом из двух клю0 чей/ работающих в одном такте.

Дл  эффективной работы устройства необходимо, чтобы врем  замкнутого i3 и разомкнутого ip состо ни  ключа 13 было

5

Jtpi(3-5)r ,

где f - рабоча  частота инвертора,

Гц; f - посто нна  времени нагрева

транзисторного ключа, с.. Поскольку при высоких частотах преобразовани  динамические потери  вл ютс  основной составл ющей потерь в транзисторном ключе, определ ющей его нагрев и надежность, то периодическое перераспределение потерь обеспечивает.равномерный нагрев ключей меньший, чем в схеме прототипа. Это дает возможность повысить допустимую мощность инвертора , что повышает КПД устройства. ,

Claims (2)

1. МОСТОВОЙ ТРАНЗИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР, диагональ постоянного тока которого соединена с входными выводами и концами конденсаторного делителя напряжения, средняя точка которого связана со средним выводом первичной обмотки выходноготтрансформатора, подключенной к диагонали переменного тока инвертора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения'КПД путем повышения допустимой мощности, между средним выводом первичной обмотки выходного трансформатора и средней точкой конденсаторного делителя напряжения введен ключ, обладающий двусторонней _с проводимостью. <2 фиг.Т

2;· Инвертор поп. 1, отличающийся тем,что ключ состоит из двух транзисторов, силЬвые переходы которых включены встречно-параллельно.