SU720644A1

SU720644A1 - Variable transistorized inverter

Info

Publication number: SU720644A1
Application number: SU782648704A
Authority: SU
Inventors: Валерий Викентьевич Авдеев; Алексей Петрович Пакидов; Владимир Федорович Худяков
Original assignee: Ленинградский Институт Авиационного Приборостроения
Priority date: 1978-07-21
Filing date: 1978-07-21
Publication date: 1980-03-05

Description

1one

Изобретение относитс к преобразовательной технике и может быть ислользовано во вторичных источниках питани радиоэлектронной аппаратуры, а также в устройствах управл емого электропривода и автоматики . .The invention relates to converter equipment and can be used in secondary power sources of radioelectronic equipment, as well as in devices for controlled electric drive and automation. .

Известен регулируемый транзисторньж инвертор, содержащий задающий и ведомый генераторы с фазосдвигающим устройством в цеп х синхронизации. Регулирование выходного напр жени пр моугольной формы осуществл етс за счёт воздействи на посто нную времени зар да (разр да ) коммутирующих конденсаторов 1.An adjustable transistor inverter is known, which contains a master and slave generators with a phase-shifting device in synchronization circuits. The adjustment of the output voltage of the rectangular shape is carried out by acting on the constant charge (discharge) time of the switching capacitors 1.

Недостаток известного устройства заключаетс в узком диапазоне модул ции выходного напр жени при малых фазовых сдвигах , и область его применени ограничена пониженными частотами, в наличии значительных по, длительности задержек, необходимых дл выхода транзисторов из насыщени и отсутствии цепей дл формировани обратных базовых токов, сокращающих эти задержки.A disadvantage of the known device lies in a narrow range of modulation of the output voltage at small phase shifts, and its scope is limited to lower frequencies, there are significant delays required for the output of transistors from saturation and the absence of circuits to form reverse base currents that reduce these delays.

Известен транзисторный инвертор, который может быть использован на высокихKnown transistor inverter, which can be used on high

частотах, содержащий задающий и ведомый генераторы с фазосдвигающим устройством, основанный на регулировании времени задержки , необходимой дл выхода из насыщени транзисторов ведомого генератора за счет делител напр жени 2.frequency, containing master and slave generators with a phase-shifting device, based on adjusting the delay time required to exit the slave generator transistors from saturation by voltage divider 2.

Недостаток известного устройства - узкий диапазон модул ции в области малых фазовых сдвигов, который обусловлен отсутствием цепей, формирующих значительные по амплитуде регулируемые обратные базовые токи дл рассасывани избыточных носителей в насыщенном транзисторе.A disadvantage of the known device is a narrow range of modulation in the field of small phase shifts, which is caused by the absence of circuits that form a significant in amplitude adjustable reverse base currents for resorption of excess carriers in a saturated transistor.

Известен также транзисторный инвертор, который используетс на высоких частотах, содержащий задающий и ведомый генераторы с выходными трансформаторами, выходные обмотки которых соединены последовательно , управл ющие цепи транзисторов ведомого генератора содержат синхронизирующие обмотки обратной св зи, тркоограничивающие и регулирующие цепи, причем последние могут быть выполнены в виде трансформатора с резистором. Фазовый сдвиг между выходными напр жени ми определ етс регулируемым временем задержки. нероходймым дл выхода транзисторов ве дШого генератора из;насыщени и определ емого величиной и характером изменени базрвого тока. Транзистор, дл которого пол рности напр жений на синхронизирующей обмотке и обмотке обратной св зи вл 1бтс отпирающими, находитс в насыщении . При изменений пол рности напр жени на синхронизирующей обмотке начинаетс процесс выключени насыщенного транзистора , а закрытый транзистор остаетс в , ласти Отсечки из-за блокирующего действи обмотки обратной св зи. После окончани flpduecca рассасывани первый транзистор вйхЪдит из насыщени , начинаетс процесс Зйпиранй И одновременно происходит отпи раНйе закрытого транзистора. В дальнейщем процессы повтор ютс 3. Недостаток известного устройства заклю цаетЬ в узком диапазоне модул ции выходного напр жени в области малых фазовых сд,вигов. Этот недостаток объ Сн етс тем, чтЬрёгулирующие в инверторе вл ютс общими дл контура, формирующего пр мой базовый ток, и дл контура, формирующего базовый ток рассасывани . Дл увеличени выходного напр жени необходимо уменьшить фазовый сдвиг (врем задержки ) - с этой целью требуетс умень fflHtb сопротивление регулирующей цепи, чтЪ одновременно приводит к увеличению пр мого тока. В результате такого воздействи должно произойти уменьшение вре мени выключени , а возрастание пр мого тока (коэффициента насыщени ) вызывает обратный эффект. Такое взаимно исключающее воздействие регулирующей цепи сокраЩает диапазон модул ции в области малых задержек. Компенсаци недостаточного диа йазона увеличени выходного напр жени Шз4ложна лишь за счет повышени коэффициента трансформации выходных трансформаторов , что снижает КПД устройства из-за увеличени потерь мощности в первичных цеп х инвертора и приводит к возрастанию весогабаритов. Цель изобретени - расширение диапазона регулировани выходного напр жени , .а также повышение КПД инвертора и снижение его весогабаритов за счет осуществлени модул ции в область малых фазовых сдвигов. Дл этого в регулируемом транзисторном инверторе, содержащем генератор пр мо угольного напр жени и ведомый, двухтактный генератор на транзисторах с выходными трансформаторами, выходные обмотки kotopbix сое:Диненьг последовательно, а кажда синхронизирующа обмотка генератора пр моугольного напр жени св зана с уп равл ющим электродом соответствующего транзистора ведомого генератора через то720644 коограничиваюшую цепь и обмотку обратной св зи, а также регулирующую цепь, подключенную к управл ющему переходу указанного транзистора ведомого генератора, а синхронизирующа обмотка подключена параллельно управл ющему переходу того же транзистора через регулирующую цепь. При этом регулирующа цепь может быть выполнена различными способами: содержать одну из первичных обмоток трансформатора св зи, вторична обмотка которого подключена параллельно регулирующему резистору , или содержать выключающий диод, соединенный последовательно с первичной обмоткой трансформатора св зи, а токоограничивающа цепь в этом случае содержит пропускающий диод, включенный последовательно с базовым резистором. На фиг. 1-2 изображена принципиальна схема инвертора с различными вариантами регулирующей цепи; на фиг. 3 - временные диаграммы напр жени и токов, где обозначены: а)напр жение на выходной обмотке трансформатора генератора пр моугольного напр жени Us. б)напр жение на выходной обмотке трансформатора ведомого генератора U. в)базовый ток транзистора ведомого генератора Ь, г)напр жение на нагрузке Ug. Инвертор выполнен по схеме с вольтодобавкой на переменном токе и с регулируемым за счет фазового сдвига выходным напр жением пр моугольной формы. Инвертор содержит генератор 1 пр моугольного напр жени и ведомый двухтактный генератор на транзисторах 2-3 с выходными трансформаторами 4-5, выходные обмотки 6-7 которых соединены последовательно и подключены к нагрузке 8. Синхронизирующие обмотки 9-10 соединены с управл ющими переходами соответствующих транзисторов ведомого генератора через токоограничивающие цепи 11 -12, в виде, например, резисторов, и обмотки 13-14 обратной св зи, и одновременно через регулирующие цепи 15-16, выполненные в виде первичных обмоток 17-18, трансформатора 19 св зи вторична обмотка 20 которого включена параллельно регулирующему резистору 21. Токоограничивающие цепи (фиг. 2) состо т из базовых резисторов 22- 23 и пропускающих диодов 24-25, соединенных последовательно с первичными обмотками 17-18 трансформатора 19 св зи, выключающие диоды 26-27, соединенные также последовательно с первичными обмотками трансформатора св зи. Работа инвертора протекает в соответствии с временными диаграммами (фиг. 3). Генератор 1, который может быть выполненAlso known is a transistor inverter, which is used at high frequencies, containing a master and a slave generator with output transformers, the output windings of which are connected in series, the control circuits of the slave generator transistors contain feedback synchronizing windings, and the latter can be made as a transformer with a resistor. The phase shift between the output voltages is determined by the adjustable delay time. unlikely for the output of transistors of a large generator from; saturation and determined by the magnitude and nature of the change of the base current. The transistor, for which the polarity of the voltages on the synchronization winding and the feedback winding is 1 bps unlocking, is in saturation. When the polarity of the voltage on the synchronization winding changes, the process of turning off the saturated transistor begins, and the closed transistor remains in the Cutoff area due to the blocking effect of the feedback winding. After the completion of flpduecca resorption, the first transistor takes out of saturation, the Zypiray process begins, and at the same time the opening of the closed transistor occurs. In the following, the processes are repeated. A disadvantage of the known device is a narrow range of modulation of the output voltage in the region of small phase CDs, Whigs. This deficiency is due to the fact that the regulators in the inverter are common for the circuit that forms the direct base current and for the circuit that forms the base resorption current. In order to increase the output voltage, it is necessary to reduce the phase shift (delay time) - to this end, the resistance of the regulating circuit is required to decrease fflHtb, which simultaneously leads to an increase in the forward current. As a result of such an effect, a decrease in the turn-off time should occur, and an increase in the forward current (saturation coefficient) causes the opposite effect. Such a mutually exclusive control circuit effect reduces the modulation range in the region of small delays. Compensating for the insufficient range of the increase in the output voltage Shz4 is complicated only by increasing the transformation ratio of the output transformers, which reduces the efficiency of the device due to the increase in power losses in the primary circuits of the inverter and leads to an increase in weight and size. The purpose of the invention is to expand the range of adjustment of the output voltage, as well as increasing the efficiency of the inverter and reducing its weight and size due to the implementation of modulation in the area of small phase shifts. To do this, in a regulated transistor inverter containing a direct voltage generator and a driven push-pull generator with transistors with output transformers, the output windings of a kotopbix coi: Dineg are sequential, and each synchronizing coil of a rectangular voltage generator is connected with an equalizing electrode a slave generator transistor through a 720644 co-limiting circuit and feedback winding, as well as a control circuit connected to the control transition of the specified transistor the slave generator, and the synchronization winding is connected in parallel to the control transition of the same transistor through the regulating circuit. In this case, the regulating circuit can be made in various ways: contain one of the primary windings of the communication transformer, the secondary winding of which is connected in parallel to the regulating resistor, or contain a switching diode connected in series with the primary winding of the communication transformer, and the current limiting circuit in this case connected in series with the base resistor. FIG. 1-2 depicts a schematic diagram of an inverter with various variants of a regulating circuit; in fig. 3 - timing diagrams of voltage and currents, where are marked: a) voltage on the output winding of the transformer of the rectangular voltage generator Us. b) the voltage at the output winding of the slave generator transformer U. c) the base current of the slave generator transistor b, d) the voltage across the load Ug. The inverter is made according to the scheme with an alternating current voltage booster and with a rectangular output voltage controlled by phase shift. The inverter contains a generator of rectangular voltage 1 and a driven push-pull generator with transistors 2-3 with output transformers 4-5, the output windings 6-7 of which are connected in series and connected to the load 8. Synchronizing windings 9-10 are connected to the control transitions of the corresponding transistors driven generator through current-limiting circuits 11-12, in the form of, for example, resistors, and feedback windings 13-14, and simultaneously through regulating circuits 15-16, made in the form of primary windings 17-18, transformer 19 and the secondary winding 20 of which is connected in parallel with the regulating resistor 21. The current-limiting circuits (Fig. 2) consist of base resistors 22-23 and transmission diodes 24-25 connected in series with the primary windings 17-18 of the communication transformer 19, turning off the diodes 26- 27, also connected in series with the primary windings of the communication transformer. The operation of the inverter proceeds in accordance with the time diagrams (Fig. 3). Generator 1 that can be executed

по схеме Ройера, вырабатывает пр моугольное напр жение LJ g (фиг. 3, а), снимаемое с выходной обмотки 6 трансформатора 4. Это напр жение суммируетс с напр жением и (фиг. 3,6) на обмотке 7 трансформатора 5 ведомого генератора и прикладываетс к нагрузке 8 в виде пр моугольных модулированных по ширине импульсов Ug с фазовым сдвигом S, который измен етс воздействием на регулирующие цепи 15-16. Управл ющие импульсы поступают с синхронизирующих обмоток 9-10 через токоограничйвающие цепи 11 -12 вместе с напр жением с обмоток 13-|4 обратной св зи на управл ющие переходы транзисторов 2-3 ведомого генератора. Предположим, что транзистор 2 насыщен и за счет отпирающего действи напр жений на обмотке 13 обратной св зи и синхронизирующей обмотке 9 базовый ток протекает через токоограничивающую II и регулирующую 15 цепи (фиг. 1). Суммарный базовый ток Ь (фиг. 3,в) имеет активно-индуктивный характер из-за наличи индуктивности в регулирующей цепи. После изменени пол рности сигнала на синхронизирующей обмотке 9 транзистор 2 остаетс в насыщении, так как происходит процесс рассасывани , а транзистор 3 - в облао и отсечки из-за блокирующего действи обмотки 14 обратной св зи. Базовый ток транзистора 2 измен етс скачком вследствие уменьшени то,ка через токоограничивающую цепь 11. В то же врем производна индуктивной составл ющей тока через регулирующую цепь мен ет знак на противоположный и Ь начинает спадать. В зависимости от величины сопротивлени регулирующего резистора 21 базовый ток Iz может сохранить направление (подпитывающий ток) или сразу же изменить его (ток рассасывани ). В первом случае он уменьщаетс постепенно до нул и затем становитс рассасывающим (на фиг. 3 этот случай соответствует фазовому сдвигу 5). Во втором случае процесс выключени происходит за счет обратного тока, причем длительность процесса уменьшаетс , что показано на фиг. 3 пунктиром с фазовым сдвигом (j § . После выхода транзистора 2 из насыщени и его запирани происходит изменение пол рности напр жени .на обмотках 13-14 обратной св зи и включение транзистора 3. При дальнейщем изменении пол рности напр жени на синхронизирующей обмотке 9 отпирание транзистора 2 произойти не может до окончани процесса рассасывани в транзисто ре 3. Далее процессы повтор ютс , причем в соседнем плече они происход т аналогично , но в противофазе. Включение диодов позвол ет отсечь индуктивную составл ющую пр мого базового тока через регулирующие цепи, а также устранить возможность дл протекани паразитных уравнительных токов при разнопол рных напр жени х на обмотках обратной св зи и синхронизирующих обмотках. Расщирение диапазона модул ции выходного напр жений инг вертора в области малых задержек осуществлено за счет включени регулирующих цепей только в контуры, формирующие токи рассасывани . При этом осуществл етс регулирование амплитуды тока рассасывани в щироких пределах. За счет возможногоaccording to the scheme, Royer produces a rectangular voltage LJ g (Fig. 3, a) taken from the output winding 6 of the transformer 4. This voltage is summed with the voltage and (Fig. 3.6) on the winding 7 of the transformer 5 of the slave generator and It is applied to the load 8 in the form of rectangular width-modulated pulses Ug with a phase shift S, which varies by acting on the control circuits 15-16. The control pulses come from the synchronization windings 9-10 through the current-limiting circuits 11-12, together with the voltage from the feedback windings 13-4, to the control transitions of the transistors 2-3 of the slave generator. Suppose that transistor 2 is saturated and, due to the unlocking effect of the voltages on the feedback winding 13 and synchronizing winding 9, the base current flows through the current-limiting II and control 15 circuit (Fig. 1). The total base current b (Fig. 3, c) has an actively inductive character due to the presence of inductance in the regulating circuit. After changing the polarity of the signal on the synchronization winding 9, the transistor 2 remains in saturation, as the process of resorption occurs, and the transistor 3 - in the region and cut-off due to the blocking action of the feedback winding 14. The base current of transistor 2 changes abruptly due to a decrease in the current through the current limiting circuit 11. At the same time, the derivative of the inductive component of the current through the regulating circuit changes sign to the opposite and b begins to decrease. Depending on the resistance value of the regulating resistor 21, the base current Iz can maintain the direction (feed current) or change it immediately (resorption current). In the first case, it decreases gradually to zero and then becomes absorbable (in Fig. 3, this case corresponds to phase shift 5). In the second case, the shutdown process occurs due to reverse current, and the process duration is reduced, as shown in FIG. 3 dotted line with phase shift (j §. After the transistor 2 leaves the saturation and is locked, the polarity of the voltage is changed. On the windings 13-14 of the feedback and the transistor 3 is turned on. With a further change of the polarity of the voltage on the synchronizing winding 9, unlocking transistor 2 cannot occur until the end of the resorption process in transistor 3. Then the processes are repeated, and they occur in the adjacent shoulder in the same way, but in antiphase. The inclusion of diodes allows cutting off the inductive component of the direct base through the control circuits, as well as to eliminate the possibility for parasitic surge currents to flow at different polarity voltages on the feedback windings and synchronization windings. The modulation range of the output voltages of the inverter in the field of small delays is realized by including control circuits only contours that form resorption currents. In this case, the amplitude of the resorption current is controlled within wide limits. At the expense of the possible

0 получени значительной амплитуды обратного тока удаетс сократить врем , необходимое дл выхода транзистора из насыщени и уменьщить минимальную величину фазового сдвига. Расширение диапазонаBy obtaining a significant reverse current amplitude, the time required for the transistor to go out of saturation is shortened and the minimum phase shift is reduced. Range expansion

5 модул ции позвол ет уменьшить коэффициенты трансформации трансформаторов генераторов при сохранении прежнего действующего значени , выходного напр жени , снизить потери мощности на элементах первичных цепей инвертора, т.е. увеличить КПД 5 modulation allows to reduce the transformation ratios of the generator transformers while maintaining the current effective value, the output voltage, and reducing the power losses on the elements of the inverter primary circuits, i.e. increase efficiency

С и уменьшить массогабаритные показатели.C and reduce weight and dimensions.

Устройство может быть выполнено по лучевой, мостовой и другим известным схемам , однофазным и многофазным.The device can be made on beam, bridge and other known schemes, single-phase and multi-phase.

SS

Claims

1. Adjustable transistor inverter containing a rectangular generator

the voltage and the driven push-pull generator on transistors with output transformers, the output windings of which are connected in series, and each synchronizing winding of the generator of the direct voltage voltage is connected to the control electrode of the corresponding transistor of the driven generator through the current-limiting circuit and the feedback winding, as well as regulating a circuit connected to the control transition of said transistor of the slave oscillator, characterized in that, in order to extend the range of adjustment of the output Nogo voltage winding is connected sinhroniziruyesch paj-parallel transition a control of the same slave oscillator tranzrgstora through D; governing circuit.

2. The inverter according to claim 1, characterized in that the current-limiting circuit comprises a power supply diode connected in series with the base resistor, and the control circuit comprises a switching diode connected in series with the primary winding of the communication transformer.

55 Sources of information

taken into account during the examination 1. USSR Copyright Certificate No. 545054, cl. H 02 M 7/537, 1977,

2. USSR author's certificate in application number 2519407/07, cl. H 02 M 7/537, 1974.

3. USSR author's certificate in application number 2536593/07, cl. H 02 M 7/537, 1977.

FIG.

FIG. 2

(/ 7

I;

2