SU729772A1 - Двухтактный стабилизированный инвертор - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и может бьпь использовано во вторичных источниках электропитани  дл  преобразовани  посто нного напр жени  в переме ное или в посто нное напр жение дру гого уровн . Известны двухтактные стабилизиро ные инверторы, содержащие выходной трансформатор, силовые управл емые ключи, выходкой выпр митель с емкос ным фильтром и дроссель фильтра, включенный последовательно в цепь питани  инвертора 1. Недостаток данного инвертора сос ит в увеличенных габаритах конденсатора и дроссел  фильтра, так как энерги  в нагрузку поступает прерывисто , а сердечник дроссел  подмагн чиваетс  посто нным потребл ющим током инвертора. Известен также двухтактный стаби лизированный инвертор, в котором г дроссель фильтра включен в цепь переменного тока последовательно с первичной обмоткой выходного трансформатора . Благодар  этому энерги  в нагрузку поступает непрерывно, отсутствует подмагничивание сердечника дроссел  и габариты фильтра уменьшены. Дл  управлени  силовыми ключами в этом инверторе использован компаратор, а измерительный орган выполнен в виде преобразовател  выходного напр жени  в частоту 12. Недостатком данного инвертора  вл етс  отсутствие ограничени  тока силовых ключей, что приводит к снижению КПД при переменной нагрузке инвертора. Цель изобретени  - повышение КПД, надежности путем ограничени  тока , силовых ключей на, заданном уровне и улучшение качества стабилизации. Это достигаетс  тем, что в двухтактном стабилизированном инверторе, содержащем выходной трансформатор, первична  обмотка которого через дроссель фильтра подключена к входным питакадим выводам с помощью силовых управл емых ключей, шунтированных возвратными диодами, а вторична  обмотка подключена через выпр митель к выходным выводам инвертора, шунтированным конденсатором фильтра, и блок управлени  с компаратором, один вход которого соединен с источником опорного управл ющего напр жени , а другой вход соединен с выходом измерительного органа, измерительный орган снабжен датчиком тока, включенным в питающую цепь инв тора. Блок управлени  может быть выполнен с независимым управлением силовыми ключами через триггер и логические схемы И, а также с самовозбуждением силовых ключей и синхронизацией через запирающие транзисторы- , соединенные по цепи управлени  с выходом компаратора. При этом самовозбуждение обеспечиваетс  либо дополнительными обмотками на дросселе и трансформаторе, либо с помощью перекрестных резистивных св зей. На фиг. 1 показан вариант предложенной ,схемы с независимым возбуждением; на фиг, 2 и 3 - варианты с самовозбуждением. В инверторе (см. фиг. I) между питающими выводами 1 и 2 через датчи тока 3 включены параллельно две цепи , кажда  из которых содержит соединенные последовательно первичную обмотку 4(5) выходного трансформатора б, обмотку 7(8) дроссел  9 и силовой клич 10(11), шунтированный диодом 12(13). Управл ющий электрод силового клю ча 10(11) через согласующий каскад 14(15) соединен с выходом логической схемы И 16(17) . Первые входы схемы 16 и 17 соединены а выходами триггера 18, а их вторые входы соединены со счетным входом триггера. Счетный вход триггера 18 через со ласующий каскад 19 подключен к выход компаратора 20, один вход которого соединен с выходом датчика тока 3, а другой BXOJT - с ВЕЛходом источника 21 опорного сигнала. На вторичной стороне трансформато ра 6 нагрузки 22 шунтирована конденсатором 23 и подключена ко вторичной обмотке 24 через выпр митель 25. Двухтактный стабилизированный инвертор работает следующим образом. В установившемс  режиме работы конденсатор 23 фильтра зар жен, и поэтому напр жени  на обмотках транс форматора 6 имеют пр моугольную форму . Пусть сигналом с выхода О триггера 18 открыт силовой ключ 10. К первой обмотке дроссел  9 (обмотке7) пр этом приложено посто нное напр жение , равное разности между напр жением питани  и неизменным во времени напр жением на первичной обмотке 4 трансформатора 6, При посто нст ве напр жени  на обмотке 7 дроссел  9 ток, потребл емый от источника питани  и передаваемый через трансформатор в нагрузку, нарастает .по линей ному закону. В тот момент, когда на выходе дат чика тока 3 сигнал, пропорциональный току, достигнет рначени , задаваемог на второй вход компаратора 20 источНИКОМ 21 опорного сигнала, на выходе компаратора по витс  сигнал которым триггер 1& переброситс  в состо ние , противоположное начальному. Переброс триггера 18 вызывает исчезновение сигнала, поддерживающего ключ 10 в открытом состо нии, и через врем , определ емое инерционностью ключа, прекратитс  протекание тока через него. Пока происходит запирание силового ключа 10, на выходе компаратора , а следовательно, и на счетном выходе триггера присутствует сигнал. Если, например, переброс триггера осуществл етс  сигналом на счетном входе, то сигнал отпирани  на силовой ключ 11 с выхода Q триггера 18 не проходит через схему 17 и согласующий каскад 15. Благодар  этому предотвращаетс  одновременность работы в открытом состо нии силовых ключей 10 и 11. После запирани  ключа 10 происходит передача энергии, накопленной в дросселе 9 в нагрузку, что вызывает протекание тока через диод 13, обмотку 8 дроссел  9 и обмотку 5 трансформатора б. При этом ток, передаваемый в нагрузку, спадает по линейному закону. Направление тока через датчик 3 во врем  передачи энергии из дроссел  в нагрузку измен етс   а противоположное, что вызывает исчезновение сигнала с выхода компа ратора , а значит и исчезновение на входе триггера 18, т, е. на его счетном входе по вл етс  сигнал . С этого момента времени разрешаетс  прохождение отпирающего сигнала через схему 17 и согласующий каскад 15 на управл ющий электрод силового ключа 11. В тот момент, когда ток обмотки 8 дроссел  9 спо1детдо нул , т. е. из дроссел  полностью выводитс  энерги , происходит изменение пол рности напр жени  на обмотках трансформатора б, и от источника питани  снова начинает потребл тьс  ток, который протекает через соединенные последовательного обмотку 5 трансформатора б, обмотку 8 и ключ 11 и нарастает по линейному ;закону. Далее процессы происход т аналогично первому такту. В инверторе (см, фиг, 2) трансформатор б содержи дополнительную обмотку 26, а дроссель 9 - дополнительную обмотку 27, Обмотки 26 и 27 трансформатор б дроссел  9 соединены последовательно, причем свободный вывод обмотки 27 через токоограничивающий резистор 28 св зан с управл ющим электродом первого силового ключа 10, а свободный вывод обмотки 26 через токоограничиваюиий резистор 29 св зан с управп ющим электродом второго силового ключа 11.

Входные цепи силовых ключей 10 и И шунтированы диодами 30 и 31.

Управл ющий электрод первого силовогр ключа 10 через ключ цепи запирани , образованный соединенными последовательно диодом 32, коллекторно-эмиттерной цепью транзистора 33 и токоограничивакхцим резистором 34, подключен к шине 35, потенциал которо  вл етс  запирающим по отношению к электродам управлени  силовых ключей .10 и 11. Управл ющий электрод второго силового ключа. 11 подключен к шине 35 через ключ цепи , образованный соединенными последовательно диодом 36, коллекторно-эмиттерной цепью транзистора 33- и токоограничивающим резистором 34.

Шина 35 запирающего смещени  св зана с выходами цепи, образованной соединенными последовательно обмотками 26 и 27, через диоды 37 и 38, Между шиной 35 и общей шиной 2 включен конденсатор 39,

Элект зод управлени  ключа цепи запирани  через согласующий каскад 19 подключен к выходу компаратора 20, один вход которого соединен с выходом датчика тока 3, а второй вход - с выходом источника 21.

В инверторе (см, фиг. 3) в качестве шины запирающего смещени  использован входной вывод 2, нулевой потенциал которого  вл етс  запираквдим по отношению к электродам управлени  силовых ключей 10 и 11. В качестве ключа цепи запирани  первого силового ключа 10 использована коллекторнозмиттерна  цепь транзистора 40, а в качестве ключа цепи запирани  второго силового ключа 11 и коллекторнозмиттерна  цепь транзистора 41.

Управл ющие электроды ключей цепей запирани  силовых к.пючей 10 и 11 через резисторы 42 и 43 и согласующий каскад 19 подключены к выходу компаратора 20.

Цепь коммутации силовых ключей 10 и 11 содержит соединенные последовательно обмотки трансформатора и дроссел , причем цепь из соединенных последовательно обмоток образо .вана силовой обмоткой 7 дроссел  9, первичной обмоткой 4 трансформатора б, первичной обмоткой 5 трансформатора 6 и силовой обмоткой 8 дроссел  9. Выводы зтой цепи из последовательно соединенных указанных обмоток, соединенные непосредственно с злектродами силовых ключей.10 и 11, подключены ко входам несикметричного переключател  тока 44, у которого первый выход через резистор 45 св зан с электродом управлени  первого силового ключа 10 и св зан через резистор 46 с электродом управлени  ключа цепи запирани  второго .силов.ого ключа 11. Второй выход несимметрич- , ного переключател  44 через резистор

47 св зан с злектродом управлени  второго силового ключа 11 и св зан через резистор 48 с злектродом управлени  ключа (40) цепи запирани  силового ключа 10.

Принцип действи  инверторов, показанных на фиг. 2 и 3 одинаков и соответствует изложенному принципу действи  инвертора, показанного на фиг . 1 со следующими особенност ми.

Силовой ключ 10 (см. фиг. 2) поддерживаетс  в открытом состо нии током соединенных последовательно дополнительных обмоток 27 и 26 соответственно дроссел  9 и трансформатора 6, а ток ограничен токоограничива щими резисторами 28- и 29.

Ток обмоток 26 и 27 одновременно с поддержанием открытого состо ни  силового ключа 10 обеспечивает напр жение запирающего смещени  на управл ющем электроде силового ключа 11 за счет протекани  токаiобмоток.чере диод 21.

В инверторе (см. фиг. 3) переключатель 44 установлен в такое .состо ние , при котором ток задает.с  в точку соединени  резисторов 45 и 46, поддержива  в открытом состо нии силовой ключ 10 и в запертом состо нии силовой ключ 11(при этом открыт транзистор 41).

В тот момент когда на выходе датчика тока 3 сигнал, пропорциональный линейно-нарастающему току, достигнет значени , задаваемого на второй вход компаратора 20 источником опорного сигнала 21, на выходе комтаратора по витс  сигнал.

В схеме на фиг. 2 этим сигналом отпираетс  транзистор 33, и коллекторный ток этого, транзистора через диод 32 поступает в базовую цепь открытого транзистора 10, обеспечива  отрицательный ток управлени . Диод 36 при этом находитс  в запертом состо нии, так как потенциал на аноде этого диода ниже, чем потенциал на аноде диода 32. Отрицательным током базы силовой транзистор 10 выводитс  из состо ни :нась щени . Пока силовой ключ не заперс , т. е. находитс  во включенном состо нии ток продолжает нарастать и на выходе компаратора 20 присутствует сигнал.

В схеме на фиг. 3 сигналом с выхода компаратора 20 отпираютс  одновременно транзисторы 40 и 41, и это вызывает снижение до нул  тока, поддерживающего силовой ключ 10 в открытом состо нии.

Claims (2)

1.Патент США 3015771, кл. 321/15, 1962.

2.Патен ФРГ ( 2501527,

кл. Н 02 рИ 13/22, 1976 (прототип)

1 I

Il.r

1П

гИ: л .

IS

Фиг.1

/4