SU729787A1 - Инвертор - Google Patents

Description

(54) ИНВЕРТОР

Изобретение относилс  к приборостроению , в частности, к технике магнитной записи и может быть использовано в качестве преобразовател  напр жени  дл  питани  ргщиоэлектронных устройств.

Известны инверторы, содержащие коммутирующий трансформатор и ключи, через которые крайние выводы первичной обмотки выходного трансформатора О ;6единены с одним из входных выводов источника питани ,а другой вывод источника питани  подключен к средней точке указанной обмотки -{1 и 2. Их недостатком  вл етс  относитель- 5 но низка  надежность работы из-за больших динамических потерь в ключах , так как при запирании ключа напр жение на нем может достигать удвоенной величины напр жени  пн- 20 тани  при практически неизменном большом значении индуктивного тока, предшестовавшим моменту переключени  инвертора.

Известны инверторы, в которых дл  25 уменьшени  динамических потерь в ключах нагрузка шунтирована конденсатором , а в базы транзисторов включены цепочки, содержащие двухобмоточш)1е насЕлцакщиес  дроссели 3. Эффектив- 30

ность таких инверторов высока  при неизменной нагрузке, ухудшаетс  при изменении ее параметров.

Цель изобретени   вл етс  повышение надежности инвертора путем уменьшени  потерь в ключах.

Это достигаетс  тем, что инвертор снабжен дополнительным двухвходовым элементом, соединенным своими вхопами через диоды с крайними выводахи первичной обмотки выходного транс4 )Орматора, а выходами - с первичной обмоткой коммутирующего трансформатора . Кроме того, двухвходовый элемент может быть выполнен в виде двухвходового триггера, выходы которого соединены с крайнимивыводами первичной обмотки коммутирующего трансформатора через резисторы, причем средн   точка первичной обмотки коммутирукнцего трансформатора соединена с одним из входных выводов, а обща  точка триггера электрически св зана с другим выводом источника питани  инвертора, электрическа  св зь может быть осуществлена через диоды, соединенные с крайними выводами первичной обмотки выходного трансформатора , и через конденсатор - со средней точкой первичной обмотки коммутирующего трансформатора. На фиг. 1 изображен предлагаемы инвертор; на фиг. 2 - полумостовой вариант исполнени  инвертора. Инвертор содержит ключи 1 и 2 и коммутирующий трансформатор 3. Наг ка 4 инвертора выполнена в виде ин дуктивного элемента. .На фиг. 1 нагрузкой 4  вл етс  первична  обмот ка силового трансформатора 5. Край выводы 6 и 7 нагрузки 4 соединены через ключи 1 и 2 с шиной 8 питани инвертора. Инвертор снабжен дополнительным элементом 9 дл  переключени  коммутирующего трансформатора 3, выполненным в виде триггера с двум  входами 10 и 11, соединенными через диоды 12 и 13 с крайними выводс1ми 6 и 7 нагрузки 4, а выходами 14 и 15 - с первичной обмоткой коммутирующего трансформатора 3. Нагрузка 4 щунтирована конденсатором 16. Элемент 9 дл  переключени  коммутирующего трансформатора 3 может быть выполнен в виде двухвходового триггера на транзисторах 17 и 18, выходы 14 и 15 которого соединены с крайними выводами 19 и 20 первичн обмотки коммутирующего трансформато ра 3 через резисторы 21 и 22, при этом средн   точка 23 первичной обмотки коммутирующего трансформато 3 соединена с одной шиной 24 питани  триггера 9 (она же  вл етс  шиной питани  инвертора), а втора  шина питани  триггера 9 электрически св зана с шинами инвертора. В частностиJ эта св зь осуществлена путем соединени  шины питани .-триггера 9 через диоды 25 и 26 с крайни ми выводами б и 7 нагрузки 4 и через конденсатор 27 - с шиной 24 питани  инвертора. Инвертор имеет вхо ды 28 и 29 дл  работы в режиме синх ронизации. Нагрузка 4 показана на чертежах со средним выводом. В мостовом варианте устройства средний вывод не об зателен. Крайними выводами нагрузки 4. названы те выводы при помощи которых она соединена со входами триггера 9 через диоды 12 и 13. Эквивалентом индуктивного элемента - нагрузки .4 может быт произвольна  совокупность элементов обладающа  индуктивным характером. Диоды 25 и 26 вместе с конденсатором 27 представл ют собой источник питани  триггера 9. Инвертор работает следующим образом. В некоторый момент времени триггер 9 устанавливаетс  в такое из двух возможных положений, при котором закрыт ключ 17 и открыт ключ 18 Соответственно на одной из первичных полуобмоток первичной обмотки коммутирующего трансформатора (выводы 23 и 20) и на его вторичной об мотке 30 по вл етс  напр жение. Пол рность обмотки 30 выбрана такой, при которой в рассматриваемый момент времени ее сигналом открывалс  бы ключ 1 и закрывалс  бы ключ 2. При этом диод 12 включен в пр мом направлении, и на вход 10 триггера 9 поступает внешний сигнал с вывода б нагрузки 4, удерживающий дополнительно ключ 17 триггера 9 в запертом состо нии, диод 13 включен в обратном направлении, и на входе 11 триггера 9 внешний сигнал отсутствует. Ключ 1 инвертора остаетс  открытым до момента насьадени  коммутирующего трансформатора 3. С момента насыщени  коммутирующего трансформатора 3 напр жение на его обмотках равно нулю (ток.его первичной обмот-. ки при этом ограничен резистором 22), и все ключи инвертора оказываютс  закрытыми. Известно, что напр жение на конденсаторах не может мгновенно измен тьс , поэтому напр жение на конденсаторе 27 в течение всего процесса запирани  ключа 1 остаетс  практически неизманньш. Так как при этом потенциал среднего вывода нагрузки 4 фиксирован,- то потенциал вывода 6 нагрузки 4 в течение всего времени запирани  ключа 1 не измен етс  и примерно равен потенциалу шины 8 питани  инвертора, т. е. весь процесс запирани  ключа 1 осуществлен в наиболее благопри тных дл  него услови х при очень малом значении напр жени  на ключе 1. После запирани  ключа 1 происходит колебательный процесс в контуре , образованном индуктивностью нагрузки 4и емкостью конденсатора 16. Этот процесс заключаетс  в том, что конденсатор 16 разр жаетс , а затем перезар жаетс , в результате чего напр жение на закрытом ключе 1 достигает примерно удвоенного значени  напр жени  питани  инвертора, а напр жение на закрытом ключе 2 уменьшаетс  примерно до нул , и наступает момент , когда, потенциал вывода 7 нагрузки 4 оказываетс  запиракиоим дл  ключа 18 триггера 9. В этот момент диод 13 оказываетс  включенным в пр мом направлении и ключ 18 триггера 9 запираетс , Т; е, происходит переключение триггера 9. К моменту переклн - чени  триггера 9 на его втором входе 10 отсутствует внешний сигнал, так как lia выходе 6 нагрузки 4 имеетс  высокое напр жение, и диод 12 включен в обратном направлении. В результате переключени  триггера 9 перва  полуобмотка (выводы 23 и 20) коммутирующего трансформатора 3 отключена (ключ 18 закрыт), а ко второй его полуобмотке (выводы 23 и 19) приложено напр жение. Соответственно на вторичной обмотке 30 по вилось напр жение обратного знака по отношению к имевшемус  ранее. Этим напр жением дополнительно запираетс  уже закрытый ключ 1 и отпираетс  ключ 2, на котором в этот момент напр жение примерно равно нулю, эти услови , наиболее благопри тные дл  отпирани  ключа. Дгшьше процессы повтор ютс  аналогично описанным.

Таким образом, и запирание и отпирание ключей инвертора осуществлено при очень низком напр жении на них, благодар  чему практически полиостью исключены динамические потери , имек диес  в известном устройстве , т. е. устранен его недостаток повышена надежность.

Так как переключение каждого ключ происходит раздельно (сперва - запирание одного ключа, потом - отпира- ние другого ключа) и только при низком напр жении на нем, то, во-первых от изменени  параметров нагрузки практически не увеличиваютс  динамические потери в ключах и, во-вторых, полностью исключены.сквозные токи ,  вл ющиес  также существенным недостатком р да аналогичных известных- устройств, снижающих их надежность .

Кроме того, наличие конденсатора 16 позволило устранить коммутационные перенапр жени  на ключах и тем самьм дополнительно повысить надежность устройства.

Описанный режим работы инвертора - автоколебательный. В режиме работы с внешним -возбуждением ключи 1« и 2 инвертора поочередно запираютс  короткими импульсами внешнего генератора,, поступающими на входы 28 и. 29 инвертора.

В полумостовом варианте исполнени  (см. фиг. 2) первична  обмотка 4 силового трансформатора 5 выпол- нена со средним выводом. Крайний вывод б этой обмотки не соединен сключами , но соединен через диод 12 со входом 10 триггера 9; крайний вывод 7 , соединен через ключ 2 с шиной 8 питани  инвертора и через ключ 1-е шиной 24 питани  инвертора, При работе инвертора напр жение на ключах 1 и 2 не превышает величины напр жени  питани  инвертора,

Соединение одной из шин питани  триггера 9 через диоды 25 и 26 с крайними выводами б и 7 нагрузки 4 через конденсатор 27 - с шиной 24 питани  инвертора позволило рас-, ширить область применени  инвертора в частности, применить его в качестве регулируемого с неполностью открывающимис  ключами 1 и 2.

Технико-экономический эффект от применени  предлагаемого устройства

заключаетс  в том, что один из основных показателей надежности коэффициент нагрузки по пиковой мощности ключей инвертора улучшен в 10 раз в инверторе, разработанном на напр жение питани  20 В при индуктивном токе выключени  ключей, равном 1А. При повышении напр жени  (1итани  инвертора эффективность предлагаемого устройства повышаетс .

10

Claims (3)

1.Инвертор, содержащий коммутирующий трансформатор и ключи, через

которые крайние выводы первичной обмотки выходнрго трансформатора соединены с одним из входных выводов цл  источника питани , другой из которых подключен к средней точке указанной обмотки, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности, он снабжен дополнительным двухвходовым элементом, соединенным своими входами через

диоды с крайними выводами первичной обмотки выходного трансформатора, а выходами - с первичной обмоткой ко№лутирь щего трансформатора

2.Устройство по п. 1, о т л ичающеес  тем, что двухвходовый элемент выполнен в виде двухвходового триггера, выходы которого соединены с крайними выводами первичной обмотки коммутирующего трансформатора через резисторы, причем средн   точка первичной обмотки коммутирующего трансформатора соединена с одним из входных выводов, а обща  точка триггера электрически св зана с другим выводог( источника питани 

инвертора.

3.Устройство по п. 2, отличающеес  тем, что, с целью расширени  области применени , электрическа  св зь .осуществлена через

диоды, которые соединены с крайними выводами первичной обмотки выходного трансформатора, и через конденсатор - со средней точкой первичной обмотки коммутирующего трансформатора.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Ромдш Э.М..Транзисторные преобразователи в устройствах питани  радиоэлектрюнной аппаратуры. М., Энерги , 1975, с. 10, рис. 1-ба/б

(прототип).

2.Патент США № 3866107, кл. 321-4.

3.Моин В.С.,Лаптев Н.Н. Стабилизированные транзисторнье преобразователи . М., Энерги , 1972,

с. 338.