SU1099364A1

SU1099364A1 - Two-step inverter

Info

Publication number: SU1099364A1
Application number: SU823482646A
Authority: SU
Inventors: Геннадий Анатольевич Нестеренко; Александр Владимирович Гусев; Илья Федорович Пельтек; Дмитрий Алексеевич Чернышенко
Original assignee: Предприятие П/Я А-3361
Priority date: 1982-08-24
Filing date: 1982-08-24
Publication date: 1984-06-23

Abstract

ДВУХТАКТНЫЙ ИНВЕРТОР, содержащий узел управлени компаратором , мостовой ключевой усилитель мощности, выполненный на транзисторах разного типа проводимости, причем первый входной вывод преобразовател подключен к объединенным . эмиттерам транзисторов одного типа проводимости верхнего плеча, базоэмиттерные переходы которых шунтированы резисторами, коллекторэмиттерные переходы шунтирова.ны диодами , а их базы через резисторы подключены к коллекторам транзисторов противоположного нижнего плеча, эмиттеры которых объединены и подключены к второму входному выходу, при этом первична обмотка выходного трансформатора подключена к коллекторам транзисторов верхнего плеча, отличающийс тем, что, с целью упрощени , повышени надежности и КПД, узел управлени выполнен по схеме автоколебательного мультивибратора с врем задающими дифференцирующими цеп ми на транзисторах нижнего плеча, при этом базы последних через введенный согласующий трехполюсник подключены к пер- § вому входу компаратора, выход кото (Л рого через дополнительные резисторы подключен к базам транзисторов верхнего плеча, а его второй вход к выходу узла регулировани выходного напр жени , причем коллекторы транзисторов в плечах соединены между собой через токоограничительные элементы. со : з: L(A TWO-SHIPPED INVERTER containing a comparator control node, a bridge key power amplifier made of transistors of different conductivity types, with the first input terminal of the converter connected to the combined ones. the emitters of transistors of the same type of conductivity of the upper arm, whose baso-emitter junctions are shunted by resistors, the collector-type junctions of the shunt diodes, and their bases through resistors are connected to collectors of transistors of the opposite lower arm, the emitters of which are combined and connected to the second input output, while the primary winding connected to the collectors of the upper arm transistors, characterized in that, in order to simplify, increase reliability and efficiency, the control node It is made according to the self-oscillating multivibrator circuit with time setting differential circuits on the lower arm transistors, while the bases of the latter are connected to the first input of the comparator through the entered matching three-pole, and the output is connected to the bases of the upper arm transistors and the second input to the output of the output voltage control unit, and the collectors of the transistors in the arms are interconnected through current-limiting elements. co: s: l (

Description

Изобретение относитс к преобразовательной технике и может быть использовано дл управлени мощных ключевых усилителей в системах электропитани устройств автоматики и вычислительной техники.The invention relates to converter equipment and can be used to control powerful key amplifiers in the power supply systems of automation and computing devices.

Известен двухтактный преобразователь напр жени , Содержащий силовые ключи, соединенные по двухтактной схеме, и задающий генератор с трансформаторным выходом, выполненный на мультивибраторе, содержащем врем задагощий узел, выходы которого св заны с двум ключевыми элементами мультивибратора 1J. . A push-pull voltage converter is known, containing power switches, connected by a push-pull circuit, and a master oscillator with a transformer output, made on a multivibrator, containing a time setting node, the outputs of which are connected to two key elements of the 1J multivibrator. .

Однако к транзисторам Мультивибратора прикладываетс удвоенное напр жение питани , так как к выходу мультивибратора подключена обмотка трансформатора со средним выводом. При этом необходимо симметрировать первичные полуобмотки трансформатора , а это снижает технологичность изготовлени . .However, twice the supply voltage is applied to the Multivibrator transistors, since the transformer winding is connected to the output of the multivibrator with a medium output. In this case, it is necessary to symmetrize the primary half windings of the transformer, and this reduces the manufacturability. .

Известен двухтактный преобразователь напр жени , содержащий силовые ключи инвертора, соединенные по двухтактной схеме, задающий генератор с трансформаторным выходом, через цепь синхронизации св занный с ждущим мультивибратором, врем за- дающий узел которого св зан с усилителем посто нного тока (усилителем сигнала- рассогласовани ) к выходу ждущего мультивибратора подключен однотактный усилитель мощности с трансформаторным выходом, св занный с управл ющими входами силовых ключей инвертора L2. A push-pull voltage converter is known, which contains inverter power switches connected by a push-pull circuit, a master oscillator with a transformer output, via a synchronization circuit connected to a standby multivibrator, the timing of which assigns a node to a DC amplifier (signal amplifier-mismatch) A single-ended power amplifier with a transformer output connected to the control inputs of the power switches of the inverter L2 is connected to the output of the waiting multivibrator.

Недостаток такого устройства сложнос ь схемы управлени .из-за необходимости применени цепи синхронизации ,, ждущего мультивибратора и однотактного усилител мощности с трансформаторным выходом.The disadvantage of such a device is the complexity of the control circuit, because of the need to use a synchronization circuit, a standby multivibrator and a single-ended power amplifier with a transformer output.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности вл етс двухтактный инвертор, содержащий узел управлени с компаратором, мостовой ключевой усилитель мощности, плечи которого выполнены на транзисторах разного типа проводимости, причем первый входной вывод преобразовател подключен к объединенным эмиттерам транзисторов одного типа проводимости плеча, базоэмиттерные: переходы которых шунтированы резисторами , коллекторэмиттерные - дио-ами , а rfx базы черезрезисторы подключены к коллекторам нижнего плеча, эмиттеры которых объединены и подключены к второму входному выводу, при этом первична обмотка выходного трансформатора подключена к коллекторам транзисторов верхнего плеча , а узел управлени содержит генератор парафазных импульсов, выполненный на коммутирующем трансформаторе и ключевых транзисторах, и генератор пилообразного напр жени , подключенный к входу компаратора 3j.Closest to the proposed technical entity is a push-pull inverter that contains a control node with a comparator, a bridged key power amplifier, whose arms are made on transistors of different conductivity types, the first input terminal of the converter being connected to the combined emitters of transistors of the same type of shoulder conductivity, base-emitter: transitions which are shunted by resistors, collector emitters are diodes, and rfx bases through resistors are connected to lower-side collectors, whose emitters are about edineny and connected to the second input terminal, the output transformer primary winding is connected to the collectors of transistors of the upper arm, and the control unit comprises a pulse generator paraphase formed on the switching transformer and core transistors, and voltage ramp generator coupled to the input of the comparator 3j.

Недостаток известного устройства - сложность схемы управлени и наличие в его составе трансформатора , что затрудн ет миниатюризацию узла управлени . Наличие этих элементов снижает надежность и КПД устройства с целом.A disadvantage of the known device is the complexity of the control circuit and the presence of a transformer in it, which makes it difficult to miniaturize the control unit. The presence of these elements reduces the reliability and efficiency of the device with a whole.

Цель изобретени - упрощение устройства с одновременным повышением надежности и КИЦ.The purpose of the invention is to simplify the device while at the same time increasing the reliability of the KIC.

Поставленла цель достигаетс тем, что в двухтактном инверторе, содержащем узел управлени компаратором , мостовой ключевой усилител мощности, плечи которого вьтолнены на транзисторах разного типа проводимости , причем первый входной выво преобразовател подключен к объединенным эмиттерам транзисторов одного типа проводимости верхнего плеча базоэмиттерные переходы которых шунтированы резисторами, коллекторэмиттерные переходы шунтированы диодами , а их.базы через резисторы подключены и коллекторам транзисторов противоположного нижнего плеча, эмиттеры которых объединены и подключены к второму входному выводу, при этом первична обмотка выходног трансформатора подключена к коллекторам транзисторов верхнего плеча, узел управлени выполнен по схеме автоколебательного мультивибратора с врем задающими дифференцирующими цеп ми на транзисторах нижнего плеча , при этом базы последних через введенный согласующий трехполюсник подключены к первому входу компаратора , выход которого через дополнительные резисторы подключен к базам транзисторов верхнего плеча, а его второй вход - к выходу узла регулировани выходного напр жени , причем коллекторы транзисторов в плечах соединены между собой через токоограничительные рлементы.The goal is achieved by the fact that in a two-stroke inverter containing a comparator control unit there is a bridged key power amplifier whose shoulders are filled with transistors of different conduction types, the first input output of the converter being connected to the combined emitters of transistors of the same type of upper conductivity of the upper arm whose emitter transitions are shunted by resistors, collector transitions are shunted by diodes, and their base is connected via resistors to collectors of opposite transistors the lower arm, the emitters of which are combined and connected to the second input terminal, the primary winding of the output transformer is connected to the collectors of the upper arm transistors, the control node is made according to the self-oscillating multivibrator circuit with time-determining differentiating circuits on the lower-shoulder transistors, while the bases of the latter through matching two-port connected to the first input of the comparator, the output of which through additional resistors connected to the bases of the upper arm transistors, and e The second input is connected to the output of the output voltage control unit, and the collectors of the transistors in the arms are interconnected through current-limiting elements.

На фиг. 1 приведена электрическа схема двухтактного преобразовател , на фиг. .2 - диаграммы напр жений, по сн ющие работу преобразовател .FIG. 1 shows an electrical circuit of a push-pull converter; FIG. .2 - voltage diagrams that illustrate the operation of the converter.

Преобразователь содержит мостовой ключевой усилитель мощности, выполненный на транзисторах разного типа проводимости. Эмиттеры транзисторов 1 и 2 верхнего плеча р-пгГроводимости объединены и подключены к первому входному выводу 3. Базоэмиттерные переходы этих транзисторов шунтированы резисторами 4 и 5, их коллекторэмиттерные переходы - диодами 6 и 7,а базы через резисторы 8 и 9 подключены к коллекторам транзисторов 10, 11 п-р -проводимости противоположного нижнего плеча, эмиттеры которых объединены и подключены к второму входному выводу 12. Узел управлени выполнен по схеме автоколебательного мультивибратора 13 с врем задающими диффе ренцирук цими цеп ми 14, состо щими из врем задающих конденсаторов 15 и 16, разделительных диодов 17 и 18, на транзисторах нижнего плеча, причем базы последних через согласующий трехполюсник 19, например, на резисторах 20 и 21 подключены к пер вому входу компаратора 22, выход ко торого через резисторы 23 vi 24 соединен с базами транзисторов верхнего плеча. Коллекторы транзисторов соединены между собой через токоограничительные элементы 25 и 26. Между коллекторами верхнего плеча включена первична обмотка трансфор матора 27. Второй вход компаратора подключен к выходу узла 28 регулировани выходного напр жени . На фиг. 2 показаны диаграммы напр жений в точках 29-36 относительно входного вывода 12. Преобразователь работает следующим образом. В установившемс режиме транзисторы 10 и 11 мультивибратора 13 поочередно отпираютс , при этом на коллекторах транзисторов формиру- ютс две последовательности сдвинутых на полпериода импульсов. На фиг. 2а показано напр жение в точке 29 на коллекторе транзистора 10. Напр жение на базах транзисторов 10 и It (в точках 10, 31) имеет форму, близкую к пилообразной с пау зой в полпериода (фиг. 26,в). При этом напр жение в точке 32 соединени резисторов 20 и 21 имеет пилообразную форму без паузы, которое сравниваетс с напр жением на входе узла 28 регулировани (в точке 23) усилител , в результате чего на выходе (в точке 34) компаратора 22 формируетс ШИМ-сигнал (фиг. 2д). Так как управл ющие входы ключевых элементов (базы транзисторов) 1 и 2 св заны через резисторы как с выходами мультивибратора 13 (т.е. коллекторами транзисторов 10 и 11), та , и с выходом компаратора 22, то кажд из ключевых транзисторов 1 и 2 будет открыт при нулевом напр жении или на соответствующем выходе мультивибратора , или на выходе компаратора (диаграммы напр жений в точках 35-36 соединени ключевых транзисторов 1 и 2 с концами первичной обмотки управл ющего трансформатора 27 показаны на фиг. 2е и ж). При этом напр жение между концами первичной обмотки трансформатора 27 имеет паузу в нуле в интервале времени, когда открыты ключевые элементы 1 и 2. Длительность этой паузы измен етс при изменении напр жени на узле 28 регулировани . Токоограничительные элементы 25 и 26 Выполн ют функции защиты от сквозных токов и одновременно ограничител тока базы транзисторов мощного усилител мощности в случае использовани предлагаемого преобразовател дл его управлени . Изобретение значительно упрощает схемное решение путем совмещени функций генератора парафазных импульсов , генератора пилообразного напр жени и усилител мощности в одном узле, а также за счет-применени только одного трансформатора с одной первичной обмоткой дл управлени силовыми транзистора-ми мощного инвертора , что повышает массогабаритные показатели преобразовател и уменьшает трудоемкость его изготовлени ; расшир ет диапазон регулировани выходной мощности, так как позвол ет измен ть длительность импульса управлени транзисторами инвертора от нул до половины периода, повышает КП.Ц и надежность преобразовател за счет уменьшени мощности, выдел емой в транзисторах инвертора при их переключении и уменьшени мощности , выдел емой в мостовом усилителе путем увеличени прикладываемого к нему напр жени , повышает надежность, так как осуществл етс защита мостового усилител мощности от выхода из стро ключевых элементов при срыве генерации мультивибратора , кроме того, исключаетс возможность подмагничивани управл ющего трансформатора в результате применени мостовой схемы включени . UThe converter contains a bridge key power amplifier, made on transistors of different conductivity types. The emitters of transistors 1 and 2 of the upper p-pG conduction shoulder are combined and connected to the first input terminal 3. The base emitter junctions of these transistors are shunted by resistors 4 and 5, their collector emitter junctions are diodes 6 and 7, and the bases are connected via resistors 8 and 9 to the collectors of transistors 10 , 11 p-p -conductivity of the opposite lower arm, the emitters of which are combined and connected to the second input terminal 12. The control unit is designed according to the self-oscillating multivibrator 13 circuit with time-determining differential circuits 1 4, consisting of time assigning capacitors 15 and 16, separation diodes 17 and 18, on the lower arm transistors, the bases of the latter through a matching three-pole 19, for example, on resistors 20 and 21 connected to the first input of the comparator 22, the output of which resistors 23 vi 24 connected to the bases of the transistors of the upper arm. The transistor collectors are interconnected through current limiting elements 25 and 26. The primary winding of the transformer 27 is turned on between the collectors of the upper arm. A second comparator input is connected to the output of the output voltage control unit 28. FIG. Figure 2 shows voltage diagrams at points 29-36 relative to the input terminal 12. The converter operates as follows. In the steady state mode, the transistors 10 and 11 of the multivibrator 13 are alternately turned on, with two sequences of half-shifted pulses formed on the collectors of the transistors. FIG. 2a shows the voltage at point 29 at the collector of the transistor 10. The voltage at the bases of the transistors 10 and It (at points 10, 31) has a shape close to that of a sawtooth with a half-period (Fig. 26, c). The voltage at the junction 32 of the resistors 20 and 21 has a sawtooth shape without a pause, which is compared with the voltage at the input of the control unit 28 (at point 23) of the amplifier, resulting in a PWM - at the output (34) of the comparator 22. signal (Fig. 2d). Since the control inputs of the key elements (transistor base) 1 and 2 are connected via resistors as to the outputs of the multivibrator 13 (i.e., collectors of transistors 10 and 11), and the output of the comparator 22, each of the key transistors 1 and 2 will be opened at zero voltage either at the corresponding output of the multivibrator or at the comparator output (voltage diagrams at points 35-36 connecting the key transistors 1 and 2 with the ends of the primary winding of the control transformer 27 are shown in Fig. 2e and g). At the same time, the voltage between the ends of the primary winding of the transformer 27 has a pause at zero in the time interval when the key elements 1 and 2 are open. The duration of this pause varies with the voltage on the control unit 28. Current-limiting elements 25 and 26 Carry out the functions of protection against through currents and at the same time the current limiter of the transistor base of a powerful power amplifier in case of using the proposed converter to control it. The invention greatly simplifies the circuit solution by combining the functions of a paraphase pulse generator, a sawtooth generator and a power amplifier in one node, as well as by using only one transformer with one primary winding to control the power transistors of a high-power inverter, which increases the overall dimensions of the converter and reduces the complexity of its manufacture; expands the range of output power control, as it allows to vary the pulse duration of the inverter's control transistors from zero to half a period, increases the efficiency. The reliability and reliability of the converter by reducing the power released in the inverter transistors when switching them and reducing the power in a bridge amplifier by increasing the voltage applied to it, increases reliability, as the bridge power amplifier is protected from the failure of key elements when the gene is disrupted ation multivibrator, in addition, the possibility is eliminated bias control transformer as a result of the use of the bridge circuit incorporation. U

Фиг.1 U1 U

Claims

A two-stroke inverter containing a comparator control unit, a bridge key power amplifier, made on transistors of various types of conductivity, the first input terminal of the converter connected to the combined ones. emitters of transistors of the same type of upper arm conductivity, the base-emitter junctions of which are shunted by resistors, the collector-emitter junctions are shunted by diodes.

dams, and their bases are connected through resistors to the collectors of transistors of the opposite lower arm, the emitters of which are combined and connected to the second input output, while the primary winding of the output transformer is connected to the collectors of transistors of the upper arm, characterized in that, in order to simplify, increase reliability and Transmission control unit, the control unit is made according to the scheme of a self-oscillating multivibrator with time-varying differentiating circuits on the lower arm transistors, while the base of the latter through the entered matching the first three-terminal is connected to the first input of the comparator, the output of which through additional resistors is connected to the bases of the upper arm transistors, and its second input to the output of the output voltage control unit, the collectors of the transistors in the arms connected to each other via current-limiting elements.

SLL.,. 1099364>