SU693523A1 - Регулируемый транзисторный инвертор - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к преобразовательной технике, а именно к преобразовател м , выполненным на полупроводниковых приборах с управл ющим электродом, и может быть использовано во вторичных источниках питани  радиоэлектронной аппаратуры, а также в устройствах управл емого электропривода и автоматики.

Известно устройство дл  широтноимпульс ой модул ции, состо щее из двух генераторов - задающего и ведомого . Синхронизаци  ведомого генератора осуществл етс  через магнитный усилитель (МУ), а выходное напр жение получаетс  при суммировании напр жений с обоих генераторов н может регулироватьс  за счет изменени  напр жени  управлени  МУ, т.е. фазового сдвига между выходньми напр жени ми генераторов Ц. Основные недостатком такого устройства, работгиощего на относительно низких частотах,  вл етс  наличие МУ, который инерционен, а также снижает КПД преобразовател  из-за наличи  дополнительных потерь в цеп х смещени .

Известен также быстродействующий транзисторный инвертор с ШИМ, содержащий также задающий и ведомый генераторы на транзисторах и имеющий регулируемое выходное напр жение , получаемое за счет фазового сдвига. Изменение фазового угла реализовано на эффекте згщержки выхода транзистора иэ насыщени  в активную область, обусловленного их инерционностью . Однако применение такого уст0 ройства ограничено высокими частотами , когда половина периода инвертируемого напр жени  сравнима и близка по длительности с пос-то нной времени рассасывани  избыточных носителей из

5 базовых областей транзисторов ведомого генератора 2.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  регулируемый тран0 зисторный инвертор, содержащий .подключенные к входным выводам самовозбуждающийс  задающий генератор с трансформатором , имеющим выходку и синхронизирующие обмотки, и ведомый ге5 нератор с трансформатором, имеющим обмотки положительной обратной св зи и выходную обмотку, базовые диоды и резисторы, конденсатор и регулирующий элемент, причем каждый базовый

Claims (3)

1. 0 йиод одним концом Через базовый реЬистор и одну из обмоток положительной обратной св зи подключен к базтранзистора ведомого генератора, а выходные обмотки -упом нутых генера торов соединены последовательно 3 Фазовый сдвиг осуществл етс  за счет изменени  време.ни перезар да конденсатора с помощью регулирующего элемента.Базовые диоды исключают возможность разр да конденсатора через базовые резисторы. Недостатком инвертора  вл ютс  повышенные динамические потери за ;счет сквозных токов- . Цель изобретени  - повышение КОД. Это достигаетс  тем, что в регулируемом инверторе, содержащем подключенные к входным выводам само , воз уждайщийс  задающий генер,ал:ор. с : Трансформатором, имеющим выходную и. синзсронизирующие обмотки и ведотлы ; генератор с ;трансформатором, имеющи обмотки положительной обратной св зи , и выходную обмотку, базовые диоды и резисторы, конденсатор и ре гулирующий элемент, причем каждый базовый диод одним концом через баз вый .резистор и одну из .обмоток поло жительной, обратной СВЯЗИподключен к базе транзистора ведомого генера , тора, а выходные обмотки упом нутых генераторов соединены последователь но, каждый дополнительный резистор подсоединен параллельно базовому ди ДУ другой конец б.азового диода под соединен к одному из крайних вьшодо синхронизирующей обмотки, а каждый : из упом нутых конденсаторов одним выводом .подсоединен к общей точке :Соединени  базовых диода и .резистора , а другим св зан со средним выводом синхронизирующей обмотки и ре лйрующим элементом. При этом упом нутые другие выводы конденсаторов могут быть непосредственно подключе к среднему выводу синхронизирующей обмотки и ч,ерез регулирующий элемен соедикен с с.оответствующим выходным выводом или упом нутые другие выводы конденсаторов- подсоединены к кра ним выводам обмотки дополнительно в денного трансформатора, средний выйод которой св зан со средним выёодом синхронизирующей обмотки и соответствующим входным выводом, а друга  обмотка этого трансформатора подсоединена к регулирующему элементу , i .. Введение резистора, дополнительного конденсатора и трансформатора разв зки вместе с изменени ми некоторых св зей между элементами поз вол ет повысить КПД инвертора и осу ществить гальваническую разв зку це йей питани  и управлени . На фиг. 1 представлена принципиальна  схетла регулируемоготранзист ого инвертора;: на фиг. 2 - временные диаграммы. Регулируемый транзисторный .инвертор ,.вкл очает задающий генератор 1, трансформатор 2 задающего геИератора i выходную обмотку 3 трансформатора задающего генератора, синхронизирующую обмотку 4, транзисторы 5 и б ведомого генератора, транс орматор 7 ведомого генераторэ, выходную обмотку 8 трансформатора ведомого генератора,обмотки 9 и 10 обратной ев -зи, нагрузку 11,базовые диоды 12 и 13,базовые резисторы 14 и 15, конденсаторы 16 и 17, регулирующей и элемент 18,дополнительные резисторы 19 и 20. Инвертор выполнен по схеме с вольтодобавочным устройством на переменнее токе и с регулируемым выходным напр жением за сче-т фазового управлени . Он состоит из задающего и ведомого генераторов-1 и 2, последний из которнк включает транзисторы 5, б и .трансформатор 7 с выходной обмоткой 8 и -обмотками 9 и10 обратной св зи. Задающий генератор содержит трансформатор 2 с выходной и синхронизирующей обмотками 3. и 4. К цепи управлени  ведомым генератором принадлежа.т базовые диоды 12 и 13 и резисторы 14 и 15, дополнительные резисторы 19 и 20, конденсаторы 16 и 17 и регулирующий элемент 18. Синхронизирующа  обмотка 4 подключена к базам транзисторов 5 и 6 через базовые диещы 12, 13, резисторы 14 и 15.и обмотки 9 и 10 обратной св зи, а также одновременно через регулирующий элемент 18 - к общему выводу транзисторов, базовые диоды 12 и 13 зашунтированы дополнительными резисторами 19 и 20. Выходные обмотки 3, 8 (зашунтирова щ) трансформаторов 2,7 соединены последовательно и подключены к нагрузке 11. При работе инвертора задающий генератор 1 вырабатывает переменное напр жение пр моугольной формы Uj , снимаемое с выходной обмотки 3 и синхронизирующей обмотки 4. Этот генератор может быть собран по схеме генератора Ройера с самовозбуждением. .Тактовые импульсы с синхронизирующей обмотки 4 поступают на цепи управлени  транзисторами 5, 6 ведомого генератора , а напр жение, снимаемое с трансформатора 7 и подаваемое на на.грузку 11 с выходной обмотки 8 - Ug, оказываетс  сдвинутьм по фазе на угол управлениж относите.льно Uj . Суммарное напр жение U представл ет собой модулированные по.ширине пр моугольные импульсы, длительность которых можно регулировать, измен   угол управлени  3 , Рассмотрим процессы управлени  фазой в ведомом генераторе. Пусть тран-. зистор. 5 открыт, а транзистор. 6 закрыт . Напр жение с обмотки 9 обрат ной св зи и сиихронизируюадей обмотки 4  вл ютс  отпираюшдали дл  тран .зистора 5, а с обмоток 1.0 и 4 - запирающими дл  такнзистора б. Базе-вый ток в транзисторе 5 протекает по цепи: обмотка 4, базовый диод 12 базовый резистор 14, обмотка 9, тра Ьистор 5, регулирующий элемент 18, Конденсатор 16 зар жен и имеет напр жение со знаком на общей точке с эл мента 18, а со знаком - на общей точке с генератора 1 л резистора 19 ПРИ изменении пол рности напр жение на обмотке 4 запираетс  (Зазозый диод 12 и базовый ток протекает уже по конденсатору, т.е. по цепи; резистор 14 , )тка 9, транзистор 5, регулирующий элемент 18, конденсатор 16, Этот ток  вл етс  разр жающим дл  конденсатора, который дополнительно разр жаетс  через до ,полнительный резистор 19 и синхрони зирующую обмотку 4. Напр жение на конденсаторе U падает и в какой-то момент времени, когда транзистор 5 выйдет из насыщени , начинаетс  про цесс релаксации и ведомый генератор опрокидываетс , т.е. транзистор 5 закрываетс , а транзистор б открываетс . Процесс опрокидывани  схемы происходит при определенном напр жении на конденсаторе 16 и зависит , от сопротивлени  цепи и соотношени  напр жений на обмотке 9 обратной св зи и синхронизирующей обмотке 4« Предположим, что процесс релаксации начинаетс  при нулевом напр жении на конденсаторе 16. До тех пор, пок пол рность на обмотке 4 остаетс  запирающей дл  транзистора 5, конде сатор 16 перезар жаетс . При последу ющей смене пол рности управл ющего напр жени  конденсатор 16 мгновенно зар жаетс  через базовый диод 12, так как сопротивление в этой цепи незначительно. Отпирание транзистора 5 в этом случае произойти не может , так как напр жение, снимаемо с обмотки обратной св зи 9,  вл етс  дл  него запирающим. Ведомый генератор остаетс  в таком положении, пока в другом плече разр жаетс  конденсатор 17. При выходе из насыщени  тран зистора 6 измен етс  пол рность- напр жени  на обмотке 9 и также, как на обмотке 4, становитс  отпирающей дл  транзистора 5. Схема возвращает с  в исходное положение. В цеп х уп равлени  транзистора 6 процессы п оисход т аналогично, но в противофазе . Измен   величину сопротивлени  регулирукщего элемента, молсно воздей ствовать на скорость спада напр жени на конденсаторах и осуществл ть регу лировку угла управлени  6 и напр жени  на нагрузке. Пунктиром показан случай, когда . Исключение сквозных токов и повышение КПД устройства осуществл етс  благодар  тому, что включение закрытого транзистора происходит только после вькода из насыщени  открытого транзистора. Иа фиг. 3 приведена принципиальна  схема инвертора, в котором гальваническ-и св заны цепи питани  к управлени . Это устройство включает трансформатор 21 с обмоткаг от 22 и 23, На фиг, 4 показаны временные диаграмг .И. Регулирующий элемент 18 включен последовательно с конденсаторами 16, 17 через трансформатор 21 за счет включени  входных обмоток 22, 23 в дегги перезар да этих емкостей,. Работа устройства происходит аналогично , за исключением того, что регулирующий элемент 18 вводитс  в цепь перезар да конденсаторов 16, 17, поэтому их зар д не может происходить мгновенно, а величина напр жени  на этих конденсаторах при зар де зависит от величины сопротивлени  регулирующего элемента 18. Характер изменени  напр жени  и зависит от сопротивлени  18 и с уменьшением его конденсаторы 16, 17 зар жаютс  до большого напр жени  и угол управлени  ff увеличиваетс  (на Фиг. 4 показано пунктиром (f)). Предлагаемое устройство может быть выполнено по мостовой и другим известным схемам, как однофазным, так и многофазным. Формула изобретени  1. Регулируемый транзисторный инвертор , содержащий подключенные ко вхаднь В1аводам самовозбуждающийс  задающий генератор с трансформатором , имеющим выходную и синхронизирующую обмотки и ведомый генератор с трансформатором, имеющим обмотки положительной обратной св зи и выходную обмотку, базовые диоды и резисторы , конденсатор и регулирующий элетлент, причем каждый базовый диод одним концом через базовый резистор и одну из обмоток положительной обратной св зи подключен к базе транзистора ведомого генератора, а выходные обмотки упом нутых генераторов соединены последовательно, о тличающийс   тем, что,, с целью повышени  КПД, ведомый генератор снабжен дополнительными резисторами и конденсатором, каждый дополнительный резистор подсоединен параллельно базовому диоду, другой .конец базового диода подсоединен к одному из крайних выводов синхронизирующей обмотки, а каждый из упрм нутых конденсаторов одним выводом иодсоединен к общей точке соединени  базовых диода и резистора, а другим св зан со средним выводом синхронизирующей обмотки, и регулирующим э емен.тсм.

   5. Инвертор по п. 1, о т л и ч а ад и и с   тем, что упом нутые Другие выводы конденсаторов непосредственно подключены к среднему выводу синхронизирующей обмотки и через ре гулирующий элемент соединены с соответствующим входным выводом.

   3. Инвертор по п. 1, отличащийс  тем, что упом нутые другие выводы конденсаторов подсоедине

   к крайним выводам обмотки дополнитено введенного трансформатора, средний вывод которой св зан со средним выводом синхронизирующей обмотки и соответствующим входным выводом , а друга  обмотка этого трансформатора подсоединена к регулирующему элементу.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1.Авторское свидетельство СССР № 131791, кл. Н 02 М 7/537, 1959.

   2.Авторское свидетельство СССР № 545054, кл. Н 02 М 7/537, 1974.
2. 3.Патент США № 3031629, кл. 31-li3, 1962.
3. f

   -с

   3,5

   %

   VjA.

   ;,5

   f.ff

   Vr

   fA