SU1577032A1

SU1577032A1 - Half-bridge inverter

Info

Publication number: SU1577032A1
Application number: SU884477692A
Authority: SU
Inventors: Владимир Алексеевич Трофимов
Original assignee: Предприятие П/Я М-5990
Priority date: 1988-09-01
Filing date: 1988-09-01
Publication date: 1990-07-07

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитани и электропривода. Цель изобретени - расширение функциональных возможностей путем обеспечени работы на активно-индуктивную нагрузку. Полумостовой инвертор содержит силовые транзисторы 7, 8 и управл ющие транзисторы 11, 12, соединенные по схеме составного транзистора. Управл ющие транзисторы 11 и 12 переключаютс по выходному сигналу операционного усилител 2 интегратора 1, который управл етс как по выходному сигналу через п тый резистор 18, так и по внешнему управл ющему сигналу, поданному через резистор 4. Дополнительные транзисторы 27 и 28 обеспечивают защиту силовых транзисторов 7 и 8 при их переключении. 1 ил.The invention relates to electrical engineering and can be used in secondary power supply and electric drive systems. The purpose of the invention is to expand the functionality by providing work on active-inductive load. The half-bridge inverter contains power transistors 7, 8 and control transistors 11, 12 connected in a composite transistor circuit. The control transistors 11 and 12 are switched by the output of the opamp 2 of the integrator 1, which is controlled both by the output through the fifth resistor 18 and by an external control signal fed through the resistor 4. The additional transistors 27 and 28 provide power protection transistors 7 and 8 when switching. 1 il.

Description

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитани электропривода.The invention relates to electrical engineering and can be used in the secondary power supply systems of the electric drive.

Цель изобретени - расширение функциональных возможностей путем обеспечени работы на активно-индуктивную нагрузку.The purpose of the invention is to expand the functionality by providing work on an active-inductive load.

На чертеже представлена электри- ческа принципиальна схема инвертора .The drawing shows an electrical circuit diagram of an inverter.

Инвертор содержит интегратор 1 на операционном усилителе (ОУ)- 2 с кЬн- денсатором 3 обратной св зи, включен- ным между выходом ОУ и его инвертирующим входом, который через резистор 4 соединен с управл ющим выводом инвертора . Усилитель мощности состоит из двух составных транзисторов 5 и 65 силовые транзисторы 7 и 8, которые имеют различный тип проводимости, включены последовательно и эмиттерами подключены к разнопол рным входным выводам 9 и 10 инвертора. Эмиттеры уп- равл ющих транзисторов 11 и 12с проводимостью , обратной проводимости силовых транзисторов, подключены к выводу дл подключени точки среднего потенциала источника питани . База уп- равл ющего транзистора 11 подключена через резистор 13 к выходу интегратора 1 и к катоду диода 14, анод которого соединен с эмиттерами транзисторов 11 и 12. База управл ющего тран- зистора 12 подключена через резистор 15 к выходу интегратора 1 и к аноду диода 16, катод которого соединен с эмиттерами транзисторов 11, 12. Точка соединени коллекторов силовых тран- зистор ов соединена с выходным выводом преобразовател , к которому подключены нагрузка 17 и резистор 18, второй вывод которого соединен с инвертирующим входом интегратора 1. Базы управ- л ющих транзисторов 11 и 12 соединены соответственно с цепочками 19 и 20 положительной обратной св зи. Кажда цепочка состоит из двух резисторов 21 и 22 (23 и 24), соединенных последо- вательно, один из которых зашунтиро- ван диодом 25 (26) таким образом, что анод шунтирующего диода 25 соединен с базой управл ющего транзистора 11, а катод шунтирующего диода 26 соединен с базой управл ющего транзистора 12 . Дополнительные транзисторы 27 и 28 соединены последовательно, причем эмиттер транзистора 27 подключенThe inverter contains an integrator 1 on an operational amplifier (op-amp) -2 with a feedback coupling 3 connected between the output of the op-amp and its inverting input, which is connected via a resistor 4 to the control output of the inverter. The power amplifier consists of two composite transistors 5 and 65, the power transistors 7 and 8, which have a different type of conductivity, are connected in series and emitters are connected to opposite polarity input terminals 9 and 10 of the inverter. The emitters of the control transistors 11 and 12c, the inverse of the conductivity of the power transistors, are connected to the output to connect the point of the average potential of the power source. The base of the control transistor 11 is connected via resistor 13 to the output of integrator 1 and to the cathode of diode 14, the anode of which is connected to the emitters of transistors 11 and 12. The base of control transistor 12 is connected to resistor 15 to the output of integrator 1 and to the anode of diode 16, the cathode of which is connected to the emitters of transistors 11, 12. The connection point of the collectors of power transistors is connected to the output terminal of the converter, to which the load 17 and the resistor 18 are connected, the second terminal of which is connected to the inverting input of the integrator 1. Control base - the power transistors 11 and 12 are connected respectively to the chains 19 and 20 of the positive feedback. Each chain consists of two resistors 21 and 22 (23 and 24) connected in series, one of which is shunted by a diode 25 (26) in such a way that the anode of the shunt diode 25 is connected to the base of the control transistor 11, and the shunt cathode diode 26 is connected to the base of the control transistor 12. Additional transistors 27 and 28 are connected in series, with the emitter of transistor 27 connected

5 0 5 Q 5 д $ 5 0 5 Q 5 d $

5five

к выводу 9, а эмиТтер транзистора 28 - к выводу 10. База транзистора 27 через резистор 29 соединена с базой транзистора 7, а база транзистора 28 через резистор 30 - с базой транзистора 8. Вторые выводы цепочек 19 и 20 подключены к колекторам транзисторов 27 и 28. Диоды 31 и 32 включены встречно-параллельно силовым транзисторам 7 и 8.to output 9, and emutter of transistor 28 to output 10. The base of transistor 27 is connected to the base of transistor 7 via resistor 29, and the base of transistor 28 via resistor 30 connects to base of transistor 8. The second terminals of chains 19 and 20 are connected to collectors of transistors 27 and 28. Diodes 31 and 32 are connected in parallel to the power transistors 7 and 8.

Инвертор работает следующим образом .The inverter works as follows.

При нулевом управл ющем сигнале, который поступает через резистор 4 на инвертирующий вход ОУ 2, в момент включени преобразовател транзисторы верхнего плеча 11 и 7,27 или нижнего плеча 12 и 8, 28 за счет положительной обратной св зи, осуществл емой через цепочки 19 или 20, переход т в открытое состо ние, другое плечо переходит в закрытое состо ние, так как на входе усилители мощности использованы транзисторы различной проводимости. Предположим, что в момент включении открываетс верхнее плечо усилител мощности. Тогда на интегратор поступает сигнал положительной пол рности. На выходе интегратора при этом начинает расти сигнал отрицательной пол рности. Это приводит к уменьшению суммарного положительного сигнала интегратора и сигнала обратной св зи на базах управл ющих транзисторов 11 и 12. При этом положительный сигнал обратной св зи на базу управл ющего транзистора верхнего плеча поступает через резисторы 21 и 22, а на базу управл ющего транзистора нижнего плеча - через резистор 24 и шунтирующий диод 26. Параметры цепи, составленной из резистора 24 и диода 26, подобраны так, что даже при максимальном отрицательном сигнале на выходе интегратора будет осуществл тьс надежное запирание управл ющего транзистора нижнего плеча до тех пор, пока не закроетс тразистор 27. Тл этого необходимо, чтобы закрылс управл ющий транзистор 11 и произошло уменьшение потенциала на базе силового транзистора 7 до запирающего значени , т.е. произошло рассасывание базового зар да силового транзистора 7, что, в свою очередь, приведет к запиранию силового транзистора 7 и транзистора 27, так как их базы св заны через резистор 19. УменьшениеWhen the control signal is zero, which is fed through the resistor 4 to the inverting input of the op-amp 2, the transistors of the upper arm 11 and 7.27 or the lower arm 12 and 8, 28 turn on when the converter is turned on due to the positive feedback through the chains 19 or 20, goes to the open state, the other arm goes to the closed state, since transistors of different conductivity are used at the input of the power amplifiers. Suppose that at the time of power-on, the upper arm of the power amplifier opens. Then the integrator receives a positive polarity signal. At the integrator output, the negative polarity signal begins to grow. This leads to a decrease in the total positive signal of the integrator and the feedback signal at the bases of the control transistors 11 and 12. At the same time, the positive feedback signal to the base of the upper-side control transistor goes through the resistors 21 and 22, and to the base of the lower-order control transistor. arm through a resistor 24 and a shunt diode 26. The parameters of the circuit, made up of a resistor 24 and diode 26, are chosen so that even with the maximum negative signal at the integrator output, reliable locking is performed of the lower transistor until the transistor 27. is closed. This requires that the transistor 11 be closed and the potential at the base of the power transistor 7 decreases to a blocking value, i.e. resorption of the base charge of the power transistor 7 occurred, which, in turn, will lead to the locking of the power transistor 7 and transistor 27, since their bases are connected through a resistor 19. Decrease

сигнала на базах транзисторов 11 и 12 повлечет за собой запирание транзистора 11, а затем закроютс силовой транзистор 7 и транзистор 27 и произойдет смена знака сигнала на базах управл ющих транзисторов 11 и 12 и соответственно запирание верхнего плеча и отпирание нижнего плеча импульсного усилител , и смена пол рности входного сигнала интегратора. Сигнал отрицательной пол рности на выходе интегратора начинает уменьшатьс , а после перехода через ноль увеличиваетс сигнал положительной по- л рности. Это приведет к тому, что базовые сигналы транзисторов 11 и 12, имеющие отрицательную пол рность, начнут уменьшатьс . При этом отрицательный сигнал по цепи обратной св зи составленной из резистора 22 и шунтирующего диода 25, поступит на базу закрытого транзистора 11 верхнего плеча . Параметры цепи обратной св зи рассчитываютс таким образом, что даже при максимальном положительном сигнале на выходе интегратора будет осуществл тьс надежное запирание управл ющего транзистора 11 до тех пор, пока не закроетс силовой транзистор 8 нижнего плеча, вместе с которым закрываетс и транзистор 28. Отрицательный сигнал через транзистор 28 и цепь 20 обратной св зи (резисторы 23 и 24) поступает на базу открытого управл ющего транзистора 12 нижнего плеча. Уменьшение базовых сигналов, имеющих отрицательную пол рность, влечет за собой запирание транзистора 12, а затем силового транзистора 8 и транзистора 28, отчего снова происходит смена пол рности сигналов на базах транзисторов 11 и 12. Верхнее- плечо вновь открываетс , а нижнее запираетс . Наличие положительной об- ратной св зи приводит к тому, что- отпирание и запирание каждого из транзисторных плеч носит импульсный характер .the signal at the bases of transistors 11 and 12 will cause the locking of transistor 11, and then close the power transistor 7 and transistor 27 and change the sign of the signal at the bases of the control transistors 11 and 12, respectively, locking the upper arm and unlocking the lower arm of the pulse amplifier, and changing polarity of the input signal of the integrator. The negative polarity signal at the integrator output begins to decrease, and after passing through zero, the positive polarity signal increases. This will cause the base signals of the transistors 11 and 12, having a negative polarity, to begin to decrease. In this case, the negative signal along the feedback circuit composed of resistor 22 and shunt diode 25 will go to the base of the upper-closed transistor 11. The parameters of the feedback circuit are calculated in such a way that even with the maximum positive signal at the integrator output, the control transistor 11 will be safely locked until the lower-side power transistor 8 closes, along with which the transistor 28 also closes. Negative signal through the transistor 28 and feedback circuit 20 (resistors 23 and 24) is fed to the base of the open control transistor 12 of the lower arm. Decreasing the base signals with negative polarity causes the locking of the transistor 12, and then the power transistor 8 and the transistor 28, causing the polarity of the signals on the bases of the transistors 11 and 12 to change again. The upper arm opens again and the lower arm is locked. The presence of positive feedback leads to the fact that unlocking and locking of each of the transistor arms is of a pulsed nature.

Таким образом, при нулевом управ- л ющем сигнале на выходе интегратора будет сигнал треугольной формы, а на выходе инвертора - симметричные импульсы .Thus, with a zero control signal, the integrator output will be a triangular signal, and the inverter output will have symmetric pulses.

При подаче управл ющего сигнала на инвертор на его выходе будет мен тьс скважность и частота импульсов. При этом линейность зависимости среднего выходного сигнала преобразовател отWhen a control signal is applied to the inverter, the duty cycle and frequency of the pulses will change at its output. In this case, the linearity of the average output signal of the converter from

00

, 0 5 Q « с , 0 5 Q “with

0 0

5 five

5five

входного не будет зависеть от типа нагрузки (активна , индуктивна , емкостна ) , так как отпирание плеча следует практически сразу за закры- тием противоположного плеча.input will not depend on the type of load (active, inductive, capacitive), since the unlocking of the shoulder follows almost immediately after the closing of the opposite shoulder.

Claims

A half-bridge inverter containing two power transistors of different types of conductivity, connected in series with each other, shunted by oppositely connected first diodes and connected by emitters to the corresponding input terminals of the inverter, and collectors to the output terminal of the inverter, two control transistors of different type of conductivity, each of which is connected to the corresponding power transistor according to the composite transistor circuit and has a type of conductivity opposite to the type of transistor The bridges of this power transistor, the emitters of the control transistor are combined and connected to the output to connect the point of the average potential of the inverter power supply, the input circuit of each control transistor is shunted by the opposite second diode, the base of each control transistor is connected to the integrator output through the first resistor connected via a second resistor to the output terminal of the inverter, the first output of the corresponding positive circuit is connected to the base of each control transistor It consists of a series-connected third and fourth resistors and a third diode shunting the third resistor in the direction of conduction of the reverse input circuit of this control transistor, characterized in that, in order to extend the functionality by providing active-inductive load , introduced two additional transistors of different types of conductivity, interconnected in a consistent manner so that their collectors are combined and connected to the combined ones The terminals of the positive feedback circuits, the emitter of each additional transistor are connected to the emitter of a power transistor having the same conductivity type, and the base is connected via a fifth resistor to the base of this power transistor.