SU1249678A1

SU1249678A1 - Inverter

Info

Publication number: SU1249678A1
Application number: SU843823496A
Authority: SU
Inventors: Николай Васильевич Донской; Владимир Арнольдович Матисон
Priority date: 1984-12-14
Filing date: 1984-12-14
Publication date: 1986-08-07

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и используетс в системах вторичного электропитани дл .преобразовани напр жени . Цель изобре Йй У; тени - упрощение схемы инвертора, снижение массы и габаритов, повышение надежности. Инвертор выполнен по полумостовой схеме на транзисторах 1 и 2, конденсаторах 3 и 4, управл ющих транзисторах 11 и 12 разного типа проводимости и тактовом генераторе 19. В инвертор введены однофазный выпр мительный мост 13, операционный усилитель 20, конденсатор 24 и резистор 25 частотозадаю- щей КС-цепи. Упрощение схемы происходит за счет замены трансформаторов полупроводниковыми приборами 4, что обеспечивает самозапуск схеь л. Самозапуск происходит при напр жении на конденсаторах 3 и 4 инвертора меньше номинального. Схема позвол ет устранить броски тока, обусловленные зар дом конденсаторов на выходе конвертора. 1 ил. S (Л t в/0 ю 4 СО О5 00The invention relates to electrical engineering and is used in secondary power supply systems for voltage conversion. Purpose Inventing YY U; shadows - simplifying the inverter circuit, reducing weight and size, improving reliability. The inverter is made in half bridge with transistors 1 and 2, capacitors 3 and 4, control transistors 11 and 12 of different conductivity types and a clock 19. The inverter has a single-phase rectifying bridge 13, an operational amplifier 20, a capacitor 24 and a frequency reset resistor 25 KSchi chain. Simplification of the circuit occurs due to the replacement of transformers with semiconductor devices 4, which ensures self-starting circuit l. Self-starting occurs when the voltage on the capacitors 3 and 4 of the inverter is less than nominal. The circuit eliminates current surges caused by the charge of capacitors at the converter output. 1 il. S (Л t в / 0 ю 4 СО О5 00

Description

Изобретение относитс к электротехнике , в частности к инверторам, преобразующим посто нный ток в пб- ременный.The invention relates to electrical engineering, in particular, to inverters converting direct current into normal voltage.

Цель изобретени - упрощение схемы инвертора, снижение его габаритов и массы, повышение надежности в работе.The purpose of the invention is to simplify the inverter circuit, reduce its dimensions and weight, and increase reliability in operation.

На чертеже показана электрическа схема инверторасThe drawing shows an electrical circuit of an invertorac

Инвертор содерлсит коммутирующие .Inverter contains commuting.

;транзисторы 1 и 2 и конденсаторы 3 и 4, образующие полумостовую схему. Параллельно базоэг-гаттерным переходам коммутирующих транзисторов включены входные узлы 5 и 6, в состав; transistors 1 and 2 and capacitors 3 and 4, forming a half-bridge circuit. In parallel, the bazoeg-gatterny transitions of the switching transistors included the input nodes 5 and 6,

. которых-вход т последовательно включенные резистору 7, 8 и 9, 10, причем резисторы 7 и 9 включены параллельно базоэмиттерным переходам коммутирующих транзисторов, а резисторы 8 и 10 включены между,базами коммутирующих транзисторов и коллекторными выводами управл ющих транзисторов 11 и 12, включенных по схеме с общим эмиттером. Базовые выводы управл ющих транзисторов 11 и 12 подключены соответственно к первому (плюсовому) и второму (минусовому) выходам однофазного выпр мительного моста 13, выполненного на диодах 14-17. Один из входов однофаз ного выпр мительного моста, 13 подключен к общей точке схемы, а другой - к выходу 18 тактового генератора 19, где выход операционного усилител 20 через резистор 21 подключен к выходу тактового генератора 19, резистор 22 включен между. which -in-series connected resistors 7, 8, and 9, 10, and resistors 7 and 9 are connected in parallel to the base-emitter transitions of the switching transistors, and resistors 8 and 10 are connected between, the bases of the switching transistors and the collector terminals of the control transistors 11 and 12 connected in circuit with a common emitter. The base terminals of the control transistors 11 and 12 are connected respectively to the first (positive) and second (minus) outputs of a single-phase rectifying bridge 13, made on diodes 14-17. One of the inputs of a single-phase rectifying bridge, 13 is connected to a common point of the circuit, and the other is connected to the output 18 of the clock generator 19, where the output of the operational amplifier 20 is connected via a resistor 21 to the output of the clock generator 19, the resistor 22 is connected between

.выходом и неинвертирующим входом операционного усилител 20, резистор 23 включен между нейнвертирующим входом операционного усилител 20 и общей точкой схемы управлени , конденсатор 24 включен между инвертирующим входом операционного усилител 20 и общей точкой схемы управлени , резистор 25 включен между выходом, и инвертирующим входом операционного усилител 20, балластные резисторы 26 и 27 подключены к плюсовой и минусовой шинам литани инвертора соответственно , а другими выводами подключены к последовательно включенным стабилитронам 28 и 29, образу источник питани операционного усилител 19, обща точка стабилитронов 28 и 29, подключена к общей точке схемы управлени . Кроме того, в инвертор вход т.the output and non-inverting input of operational amplifier 20, resistor 23 is connected between the non-inverting input of operational amplifier 20 and the common point of the control circuit, the capacitor 24 is connected between the inverting input of the operational amplifier 20 and the common point of the control circuit, resistor 25 is connected between the output and the inverting input of the operational amplifier 20, the ballast resistors 26 and 27 are connected to the positive and negative buses of the inverter's litany, respectively, and other terminals are connected to the series-connected zener diodes 28 and 29, forming the power supply of the operational amplifier 19, the common point of the zener diodes 28 and 29, is connected to the common point of the control circuit. In addition, the inverter enters

24967822496782

симметрирующие резисторы 30 и 31, а к базе управл ющего транзистора 11 подключен анодом разделительный диод 32, а к базе управл ющего транзисто5 ра 12 подключен катодом разделительный диод 33. Катод разделительного диода 32 соединен с анодом разделительного диода 33, и эта точка через резистор 34 соедин етс с общей точ10 кой коммутирующих транзисторов.balancing resistors 30 and 31, and a separating diode 32 is connected to the base of the control transistor 11 by the anode, and a separating diode 33 is connected to the base of the controlling transistor 12 by the cathode. The cathode of the separating diode 32 is connected to the anode of the separating diode 33, and this point through the resistor 34 connects to a common point of switching transistors.

Инвертор работает следующим образом . .The inverter works as follows. .

Предположим, что в указанный момент времени на выходе операционногоSuppose that at the specified time at the output of the operating

15 усилител 20, а значит, и тактового генератора 19 действует положительное напр жение. В этом случае диод 15 заперт, а через диод 14 и базоэмит- терный переход управл ющего транзис20 тора 11 течет ток. Управл ющий транзистор 1 1 открыт и через вводное устройство 5 переводит в режим насы- . щени коммутирующий транзистор 1. При этом через резистор 34, раздели25 тельный диод 33 и диод 17 течет ток. Поэтому на катоде разделительного диода 32 действует положительное напр жение, равное падению на дв.ух р-п- переходах, а на его аноде - равJQ ное падению только на одном базовом р-п переходе управл ющего транзистора 11, следовательно, ток через него не течет. В то же врем на базовом переходе управл ющего транзисто- ра 12 действует положительное напр жение , равное падению напр жени на диоде 17, поэтому управл ющий транзистор 1 2 надежно заперт, а коммути- рующий транзистор 2 находитс в ре- жиме отсечки. Потенциал не.инверти- рующего входа операционного усилител 20 в этом полутакте работы выше , чем потенциал инвертирующего входа, благодар чему на выходе операционного усилител 20 поддерживаетс положительное напр жение. В это же врем через резистор 25 происходит ар д конденсатора 24. Когда напр жение на конденсаторе 24 превысит напр жение на резисторе 25, потенциал инвертирующего входа операционного усилител 20 станет вьщ1е потенциала неинвертирующего входа. В результате происходит переключение операционного усилител 20 и на его15, the amplifier 20, and therefore, the clock generator 19, is subject to a positive voltage. In this case, the diode 15 is locked, and through the diode 14 and the base-emitter junction of the control transistor 11 a current flows. The control transistor 1 1 is open and, via the input device 5, switches to the saturated mode. A switching transistor 1 is connected. At the same time, a resistor 34, a separation diode 33, and a diode 17 are flowing current. Therefore, a positive voltage acts on the cathode of the separation diode 32, which is equal to the dip on two pn-junctions, and on its anode - equal to the drop on only one basic pn junction of the control transistor 11, therefore, the current through it does not flowing. At the same time, the base junction of the control transistor 12 is affected by a positive voltage equal to the voltage drop across the diode 17, therefore the control transistor 1 2 is securely locked, and the switching transistor 2 is in the cut-off mode. The potential of the non-inverting input of the operational amplifier 20 in this half-cycle of operation is higher than the potential of the inverting input, so that a positive voltage is maintained at the output of the operational amplifier 20. At the same time, a capacitor 24 arcs across a resistor 25. When the voltage across the capacitor 24 exceeds the voltage on the resistor 25, the potential of the inverting input of the operational amplifier 20 will become higher than the potential of the non-inverting input. As a result, switching of the operational amplifier 20 and on its

3535

4040

4545

5050

5555

выходе, а значит, и на выходе тактового генератора 19 по вл етс отрицательное напр жение. После смены пол рности напр жени на выходе тактового генератора 19 управл ющий транзистор 11 запираетс , однако отпирани управл ющего транзистора 12 не происходит, так как пока идет процесс рассасывани неосновных но- 5 сителей в базе коммутирующего транзистора 1, через этот транзистор продолжает протекать силовой ток, а следовательно, по цепи резистор 34, разделительный диод 33 и диод 17 на О базовый переход управл ющего транзистора 12 будет подано положительное смещение. После того как коммутирующий транзистор закроетс и напр жение на нем достигнет уровн , 15 задаваемого резистором 34, диод 17 разделительный диод 33 перестают роводить ток, а управл ющий транзистор 12 открываетс выходным нап жением тактового генератора через 20 иод 15, Управл ющий транзистор 11 надежно запираетс отрицательным базовым смещением по цепи резистор 34,. азделительный диод 32 и диод 16, аким образом, коммутирующий тран- 25 зистор 11 переходит в режим отсечки, коммутирующий транзистор 2 - в реим насыщени . Далее весь процесс повтор етс и протекает аналогично указанному процессу формировани 30 предьщущего полутакта.A negative voltage appears at the output and, therefore, at the output of the clock generator 19. After changing the polarity of the voltage at the output of the clock generator 19, the control transistor 11 is locked, however, the control transistor 12 is not unlocked, as long as the absorption of non-core carriers in the base of the switching transistor 1 takes place, the power current continues to flow through this transistor and, consequently, the resistor 34, the separation diode 33 and the diode 17 on the O base circuit of the control transistor 12 will be fed with a positive bias. After the switching transistor closes and the voltage across it reaches 15, defined by resistor 34, diode 17, coupling diode 33 stops flowing, and control transistor 12 opens the output voltage of the clock generator through 20 iodine 15, control transistor 11 locks tightly Negative baseline bias resistor 34 ,. the separation diode 32 and diode 16, as such, the switching transistor 11 goes into cutoff mode, the switching transistor 2 goes into saturation mode. Further, the whole process repeats and proceeds in a manner similar to the indicated process of forming 30 the previous half-cycle.

Предположим, что коммутирующий транзистор 1 выключаетс дольще, чем коммутирующий .транзистор 2. Тогда средний ток через резистор 31 стано- 35 витс неравным нулю, а направление его таково, что соответствует увеличению скорости зар да конденсатора 24 при положительном выходном напр -: жении тактового генератора 19 и 0 уменьшению - при. отрицательном. Таком образом, в выходном напр жении тактового генератора 19 по вл етс асимметри - импульс положительной пол рности становитс короче импуль- са отрицательной пол рности на величину , равную двойной разности времен запирани коммутирующих транзисторов 1 и за счет чего сохран етс симметри по длительности разнопол р- 50 ных импульсов напр жени на выходе инвертора.Suppose that the switching transistor 1 is turned off longer than the switching transistor 2. Then the average current through the resistor 31 becomes 35 unequal to zero, and its direction corresponds to an increase in the charge rate of the capacitor 24 with a positive output voltage of the clock generator 19 and 0 decrease - at. negative. In this way, an asymmetry appears in the output voltage of the clock generator 19 — the positive polarity pulse becomes shorter than the negative polarity pulse by an amount equal to the double difference of the latching times of the switching transistors 1 and due to which the symmetry over the duration of the difference in the field polarity 50 voltage pulses at the inverter output.

Если по каким-либо.причинам напр жение на конденсаторе 3 емкостного делител стает меньше, чем на конден-55 саторе 4, то возникает ток через резистор 30, который направл етс так, то увеличивает скорость зар да конденсатора 24 при положительном выходном напр жении тактового генератора 19 и уменьшает при отрицательном.. Одновременно возникает ток через резистор 31, действие которого противоположно действию тока, текущего . через резистор 30.If for some reason the voltage on the capacitor 3 of the capacitive divider becomes less than on the capacitor 55 sator 4, then a current flows through the resistor 30, which is directed like this, then it increases the charge rate of the capacitor 24 when the output voltage of the clock voltage is positive. generator 19 and decreases with a negative .. At the same time, a current is generated through the resistor 31, whose action is opposite to that of the current flowing. through a resistor 30.

Если сопротивление резисторов 30 и 31 выбраны так, что действие тока, текущего через резистор 30, превалирует , то в выходном напр жении инвертора по вл етс временна слаба асимметри , способствующа выравниванию напр жений на конденсаторах 3 и 4. После завершени процесса выравнивани эта асимметри исчезает.If the resistances of resistors 30 and 31 are chosen so that the effect of the current flowing through the resistor 30 prevails, then a temporary asymmetry appears in the output voltage of the inverter, contributing to the equalization of the voltages on the capacitors 3 and 4. After the alignment process is completed, this asymmetry disappears .

Практически указанные про влени асимметрии выходного напр жени инвертора .накладываютс друг на друга и при указанном выборе сопротивлений резисторов 30 и 31 асимметри в выходном напр жении инверторе устран етс полностью.The practically indicated asymmetries of the output voltage of the inverter are laid on each other and, with the indicated choice of the resistances of the resistors 30 and 31, the asymmetries in the output voltage of the inverter are completely eliminated.

Использование инвертора позвол ет упростить схему и уменьшить массу и его габариты за счет замены трансформаторов полупроводниковыми приборами и резисторами, а также позвол ет построить систему управлени , питающуюс от шин питани инвертора, что обеспечивает режим самрзапуска схемы Кроме того, самозапуск схемы происходит в момент, когда напр жение на конденсаторах емкостного делител сзтцественно меньше номинального . Инвертор работает составе конвертора , преобразующего посто нное напр жение одной величины в посто нное напр жение другой. Это позвол -. ет снизить броски тока, обусловленные зар дом конденсаторов на выходе конвертора, , .The use of an inverter simplifies the circuit and reduces the weight and its dimensions by replacing transformers with semiconductor devices and resistors, and also allows you to build a control system powered by the inverter power busses, which provides a self-starting circuit mode. In addition, The voltage on the capacitors of the capacitive divider is essentially less than the nominal. The inverter operates as part of a converter that converts a constant voltage of one magnitude into a constant voltage of another. This allows -. It is possible to reduce current inrush due to the charge of capacitors at the converter output,,.

Инвертор может работать как на трансформаторную нагрузку, так и на любую другую индуктивную нагрузку , даже имеющую cosб, близкой к единице.The inverter can work both on the transformer load and on any other inductive load, even having a cosb close to unity.

Claims

Invention Formula

An inverter made in half-bridge type, the base-emitter transitions of the switching transistors of which are connected to the input nodes, the inputs of which are connected to the collectors of control transistors of different types of conductivity, controlled by

a clock generator, characterized in that, in order to simplify cxeNibi, a one-phase rectifying bridge, decoupling diodes and resistors are inserted in it, the first AC input of the single-phase rectifying bridge being connected to the clock generator output, the second to the common point the clock generator circuit, the first output of a single-phase rectifying bridge is connected to the base of a rectifying pnp transistor, and the second to the control base of the pnp transistor, the separation diodes are connected in series, the anode of one of them is connected Ktor A. Kozoriz Order 4338/58

Compiled by T. Ershova

Tehred L.Olejns Proofreader M.Samborska

Circulation 631 Subscription

VNIIGSh of the USSR State Committee

for inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab., 4/5

Production and printing company, Uzhgorod, st. Design. four

2496786

whose cathode to the base of the control pnp transistor, and the cathode of the other to the base of the control pnp transistor, the first resistor is connected between the common 5 point of the separation diodes and the common point of the switching transistors connected a second resistor with a junction of a resistor and a capacitor of the clock giving RC10 circuit of the clock generator, and a third resistor connected between the common point of the capacitors forming the second half-bridge of the inverter and the connecting point of the resistor and the capacitor of the clock generator RC circuit.