SU1750011A1 - Преобразователь посто нного напр жени - Google Patents

Abstract

Использование: в m-фазных устройствах дл  частотного пуска и импульсного пе-. ревозбуждени  синхронных гистерезисных двигателей. Сущность изобретени : устройство выполнено по полумостовой схеме на составных транзисторах типа p-n-р и п-р-п, состо щих из управл ющих 1 и силовых 2 транзисторов, эмиттер-базовые переходы которых зашунтированы шунтирующими транзисторами 10, управление которыми осуществл етс  входным трансформатором В результате передачи энергии конденсаторов 13 и 26 через входные транзисторы 19 и 31 с регулируемой конденсатором 32 задержкой и обеспечением форсированного рассасывани  базовых носителей составных транзисторов 1, 2 и 4, 5 с помощью шунтирующих транзисторов 10, 12 и 24, 22 не возникают сквозные токи, что позвол ет повысить КПД и надежность. 2 ил

Description

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в мощных m-фазных мостовых инверторах для частотного пуска и импульсного перевозбуждения синхронных гистерезисных двигателей, а также в радиоэлектронной аппаратуре различного назначения.

Известны импульсные усилители, выполненные по мостовой трехфазной схеме (инвертор) и по'полумостовой однофазной схеме, предназначенные для преобразования напряжения постоянного тока в напряжение переменного тока.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является однофазный импульсный усилитель, выполненный по полумостовой схеме, содержащий диодно-резистивное устройство распределения входного сигнала, конденсатор задержки переключения входных транзисторов, два силовых транзистора, соединенных с управляющими транзисторами по схеме Дарлингтона, базы которых соединены через резисторы с коллекторами двух входных транзисторов, а базы входных транзисторов подключены^ устройству распределения входного сигнала и конденсатору задержки. .

В исходном состоянии входной сигнал положительной полярности открывает силовой' и управляющий транзисторы верхнего плеча. При изменении полярности входного сигнала закрываются транзисторы верхнего плеча и только после перезаряда конденсатора задержки начинают открываться й насыщаться транзисторы нижнего плеча полумостового усилителя.

К основным недостаткам данной схемы относятся низкие надёжность и КПД, отсутствие возможности полного устранения протекания сквозных токов через управляющие и силовые транзисторы, особенно при применении в этой схеме мощных высоковольтных транзисторов. Наличие сквозных токов обусловлено отсутствием у управляющих и силовых транзисторов активного запирания и, как следствие, низкие надежность и КПД усилителя, выполненного по данной схеме.

Цель изобретения - повышение надежности и КПД путем протекания сквозных токов через управляющие и силовые транзисторы за счет их активного запирания в обоих плечах полумостового импульсного усилителя.

Указанная цель достигается тем, что в известном полумостовом усилителе (преобразователе), имеющем два источника питания, устройство распределения входного сигнала, входные, управляющие и силовые транзисторы, при этом управляющий транзистор верхнего плеча и входной транзистор нижнего плеча установлены р-п-р типа, а остальные транзисторы п-р-п типа, управляющий и силовой транзисторы каждого плеча ячейки соединены по схеме Дарлингтона, в качестве устройства, обеспечивающего активное запирание, использован четырехобмоточный входной трансформатор и по два соответствующей проводимости транзистора, которые шунтируют переходы змиттер-база управляющего и силового транзисторов каждого плеча в момент времени их закрывания.и нахождения в закрытом состоянии. Управляющие сигналы на шунтирующие транзисторы и устройство распределения входного сигнала поступают с выходных обмоток входного трансформатора. Входной сигнал поступает на первичную обмотку этого трансформатора.

Кроме того, с целью повышения КПД и надежности за счет активного запирания в обоих плечах ячейки, управляющий и силовой транзисторы соединены по схеме составного транзистора, силовой транзистор верхнего плеча заменен на транзистор типа ¹ р-п-р, запуск управляющих транзисторов каждого плеча в предлагаемом преобразователе невозможен без введения конденсаторов, напряжения которых в соответствующей полярности прикладываются к эмиттерам входных транзисторов. Плюсовая обкладка конденсатора верхнего плеча и минусовая обкладка конденсатора . нижнего плеча соответственно соединены с плюсовой и минусовой, шинами источника питания. Общая точка, образованная вторыми обкладками этих конденсаторов, соединена с общей’-точкой, образованной эмиттерами входных транзисторов.

На фиг.,1 изображена принципиальная схема преобразователя постоянного напряжения на транзисторах разной проводимости; на фиг.2 - эпюры напряжения и тока на элементах преобразователя.

Каждая фаза m-фазного преобразователя содержит управляющий 1 и силовой 2 транзисторы типа р-п-р в верхнем плече, зашунтированном обратным диодом 3, управляющий 4 и силовой 5 транзисторы типа п-р-п в нижнем плече, зашунтированном обратным диодом 6. Управляющие и силовые транзисторы в обоих плечах соединены по схеме составного транзистора. Коллекторы управляющих и силовых транзисторов обоих плеч, анод обратного диода верхнего пле-. ча и катод обратного диода нижнего плеча . соединены в одну точку 7, которая одновременно является выходной фазой т-фазного

6· преобразователя. Базовые резисторы.8 и 9 управляющего 1 и силового 2 транзисторов образуют общую точку, соединенную с общей точкой, образованной эмиттером управляющего 1 и базой силового 2 5· транзисторов, коллектором шунтирующего транзистора 10, эмиттер которого соединен с базовым резистором 11, эмиттером второго шунтирующего транзистора 12, плюсовой обкладкой конденсатора 13, базовым 10 резистором 14, концом обмотки W3 входного трансформатора и плюсовой шиной 15 питания верхнего плеча фазы преобразователя. Второй вывод резистора 11 соединен с базой транзистора 10 и через ограничива- 15 ющий базовый ток транзистора 10 резистор 16 с началом обмотки W3 входного трансформатора.! Коллектор транзистора 12 соединен с базой транзистора 1. Второй вывод резистора 14 соединен с базой транзистора 20 12 и через ограничивающий базовый ток транзистора 12 резистор. 17 с началом обмотки W3 трансформатора. База транзистора 1 через ограничивающий базовый ток резистора 18 соединена с коллектором вход- 25 ного транзистора Ϊ9. Базовые резисторы20 и 21 управляющего 4 и силового 5 транзисторов образуют общую точку, соединенную с общей точкой, образованной эмиттером управляющего 4 и базой силового 5 транзи- 30 сторов, коллектором шунтирующего транзистора 22, эмиттер которого соединен с базовым резистором 23, эмиттером второго шунтирующего транзистора 24. базовым резистором 25, минусовой обкладкой конден- 35 сатора 26, концом обмотки W4 входного трансформатора и минусовой шиной пита- ния нижнего плеча фазы преобразователя. Второй вывод резистора 23 соединен с базой транзистора 22 и через ограничиваю- 40 щий базовый ток транзистора 22 резистор 28 - с началом обмотки 1Л/д входного трансформатора. Коллектор транзистора 24 объединен с базой транзистора 4. Второй вывод резистора 25 соединен с.базой транзистора 45 24 и через ограничивающий базовый ток транзистора 24 резистор 29 с началом обмотки АЛ/д входного трансформатора, База транзистора 4 через ограничивающий базовый ток транзистора 4 резистор 30 соединена с коллектором второго входного 50 транзистора 31. Эмиттеры входных транзисторов 19 и 31, одна обкладка конденсатора 32 задержки, конец обмотки W₂ входного трансформатора, минусовая обкладка конденсатора 13 и плюсовая обкладка конден- 55 сатора 2.6 соединены в общую точку. Вторая обкладка конденсатора задержки соединена с общей.точкой, образованной базовыми резисторами 33 и 34, второй вывод резисто ра 33 подключен к базе транзистора 19, а 'второй вывод резистора 34 к базе транзистора 31, начало обмотки W₂ входного трансформатора подключено к общей точке, образованной резисторами 35 и 36. Второй вывод резистора 35 соединен с катодом диода 37. а анод этого диода подключен к базе входного транзистора 19. Второй вывод резистора 36 соединен с анодом диода 38, а катод этого диода подключен к базе второго входного транзистора 31.

Входной трансформатор, резисторы 33...β6 с диодами 37 и 38 образуют диоднорезистивное устройство распределения входного сигнала, который подается на первичную обмотку Wi (точки 39 и 40).

Полученная силовая ячейка-фаза может быть включена в m-фазный преобразователь напряжения постоянного тока с выходами 7., 7 '..7« .

Преобразователь работает следующим образом.

При появлении на входе 40 сигнала положительной полярности на соответствующих выводах выходных обмоток W₂, W3, W4 входного трансформатора образуется напряжение того же знака, при этом по цепи резистора 36, диод 38, резисторы 34 и 33 открывается входной транзистор 19, по цепи начало обмотки \ЛМ входного трансформатора, резистор 28 открывается шунтирующий транзистор 22, а через резистор 29 - второй шунтирующий -Транзистор 24 нижнего плеча ячейки. Второй входной транзистор 31, шунтирующие транзисторы 10 и 12 верхнего плеча ячейки остаются закрытыми. Под действием напряжения обмотки W₂ входного трансформатора заряжается конденсатор 32 задержки с установлением напряжения положительной полярности в общей точке, образованной резисторами 33 и 34, а напряжением конденсатора 13 за счет подачи отрицательного потенциала на базу управляющего транзистора 1 через входной транзистор 19, резистор 18 открыты управляющий транзистор 1 и силовой транзистор 2.

При смене полярности входного сигнала, когда на входе 40 устанавливается сигнал отрицательной полярности, на соответствующих выводах обмоток W₂, W3, W4 входного трансформатора изменяется полярность напряжения; что приводит к открыванию шунтирующих транзисторов 10 и 12 по цепи начало обмоток 1Л/з, резисторы 16 и 17 соответственно, обеспечивая надежное рассасывание неосновных носителей управляющего 1 и силового 2 транзисторов верхнего плеча,ячейки в течение времени, перезаряда конденсатора задержки 32 под действием напряжения обмотки W2 противоположной полярности, передаваемого на базу входного транзистора 31 по цепи резистор 35, диод 37, резисторы 33 и 34 и запиранию ранее открытых шунтирующих транзисторов 24 и 22. После смены полярности напряжения на конденсаторе 32 задержки за счет времени его перезаряда образуется пауза между открывающими напряжениями, затем открывается транзисторный токовый ключ 31 и напряжение конденсатора 26 положительной полярности открывает управляющий транзистор 4 и через открывающийся пёреход эмиттер-база силового транзистора 5 замыкается цеп6 с минусовой обкладкой конденсатора 26, обеспечивая, тем самым, протекание базового тока управляющего транзистора 4 и открывание силового транзистора 5 с соответствующей задержкой. В это время после смены полярности на обмотках W3 и \Л/д входного трансформатора закрываются дополнительные транзисторы 24 и 22 й открываются дополнительные транзисторы 12 и 10, шунтируя переходы эмиттер-база ранее открытых управляющего 1 и силового 2 транзисторов.соответственно, обеспечивая быстрое рассасывание неосновных носителей в закрывающихся 1 и 2 транзисторах. В дальнейшем процесс переключения транзисторов повторяется.

Эпюры напряжения и тока, поясняющие работу элементов фазы преобразователя, приведены на фиг.2, где показаны заштрихованные области, которые соответствуют времени перезаряда конденсатора 32 и времени, в течение которого’происходит рассасывание неосновных, базовых носителей управляющих 1, 4 и силовых 2, 5 транзисторов.

Испытания макета преобразователя подтвердили, что по сравнению с известным, в котором через управляющие и силовые транзисторы в процессе эксплуатации при изменении параметров ЭРИ возможно появление сквозных токов, в предлагаемом устройстве в результате передачи энергии конденсаторов 13 и 26 через входные транзисторы 19 и 31 с регулируемой конденсатором 32 задержкой,и обеспечением форсированного рассасывания базовых носителей транзисторов 1,2 и 4, 5 с помощью транзисторов 10, 12 и 24, 22 соответственно не возникают сквозные токи, что позволяет повысить КПД и надежность работы управляющих и силовых транзисторов преобразователя.

Claims (1)

1. Формула изобретения Преобразователь постоянного напряжения, каждая из m фаз которого состоит из двух последовательно соединенных плеч, включенных между входными выводами,’ каждое из которых содержит силовой и управляющий транзисторы, база-эмиттерные переходы которых зашунтированы первыми резисторами, базы управляющих транзисторов подсоединены к коллекторам входных транзисторов противоположного типа проводимости, эмиттеры которых соединены между собой и образуют первые управляющий и выходной выводы, при этом второй управляющий вывод подсоединен к точке соединения резисторов диодно-резистивного узла, свободные выводы которых через диоды, включенные встречно по отношению направления протекания базовых токов входных транзисторов, подключены к базам входных транзисторов, база-эмиттерные переходы которых через базовые резисторы подключены к конденсатору задержки, о т ли чающийся тем, что, с целью повышения КПД и надежности путем исключения сквозных токов, введен емкостный делитель напряжения, подсоединенный к входным выводам, средняя точка которого подсоединена к первому выходному выводу, при этом база-эмиттерные переходы силовых и управляющих транзисторов, включенных по схеме составного транзистора, зашунтированы соответствующими введенными шунтирующими транзисторами, управляющие входы которых подсоединены через введенные базовые резисторы к соответствующим управляющим обмоткам введённого трансформатора, вторичная обмотка которого подсоединена к управляющим выводам, а первичная обмотка трансформатора подключена к выходу блока управления, при этом все транзисторы, кроме входных, в каждом плече выбраны одного типа проводимости, а проводимости силовых транзисторов в плечах каждой фазы противоположны.

   U_&x одмотки W1-W4 8л од.'кого трансформатора.

   Uft

   Щ'-Э Транзисторов 10,12

   Фс-Э Транзисторов 22,24 ^н-3

   Транзистора 31 rr

   Транзистора. 19

   К

   Я—- V &

   uf t.

   Уе-Э Транзистора 2

   Цу-э транзистора S

   Транзистора 2

   I

   Транзисто- ] ра 5 ' uft : ригЛ