SU963127A1 - Управл емый транзисторный инвертор - Google Patents

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к транзисторным инверторам, и может быть использовано для преобразования постоянного напряжения в переменное напряжение прямоугольной формы в системах электропитания аппаратуры.

Известны транзисторные инверторы, содержащие мультивибратор с магнитными СВЯЗЯМИ» .

В этих устройствах переключение транзисторов мультивибратора происходит после насыщения трансформатора, при этом через транзисторы проходят большие пики тока, вызывающие снижение надеж- и ности работы транзисторов и увеличение динамических потерь. Кроме того, недостатками таких устройств являются низ- , кая стабильность частоты при воздействии дестабилизирующих факторов и несиммет- 20 рия формы выходного напряжения, которая возникает за счет разброса параметров транзисторов, базовых резисторов, несимметричности полуобмоток трансфор2 матора и несимметричных свойств нагрузки. Несимметрия формы выходного напряжения инвертора приводит к увеличению мощности потерь в статическом преобразователе и уменьшению его КПД.

Наиболее близким к предлагаемому является управляемый. транзисторный инвертор, также содержащий выходной мультивибратор с магнитными связями, состоящий из двух транзисторов, трансформатора и резисторов, включенных между базами транзисторов и соответствующими обмотками обратной связи, и блок управления, состоящий из задающего генератора и триггера. В указанном инверторе для снижения динамических потерь в транзисторах мультивибратора и повышения надежности их работы входной зажим инвертора соединен через дроссель, шунтированный обратно-включенным возвратным диодом, с зажимом цепи питания выходного мультивибратора и со входом блока управления (двухтактного возбудителя). Наличие дросселя в цепи питания препятствует протеканию больших пиков тока через транзисторы мультивибратора в момент насыщения сердечника трансформатора, уменьшая тем самым динамические потери в них 5 и повышая надежность их работы. Однако энергия, накапливаемая в дросселе при протекании по нему тока, рассеивается в возвратном диоде, и суммарные потери в этом устройстве не уменьша- 10 ются.

Недостатком указанного инвертора' Является невысокий КПД.

Нель изобретения - повышение КПД управляемого транзисторного инвертора. 15 Поставленная цель достигается тем, что в управляемый транзисторный инвертор, содержащий выходной мультивибратор с магнитными связями, состоящий из двух транзисторов, трансформатора и резисто- м ров, включенных между базами транзисторов и соответствующими обмотками обратной связи, и блок управления, состоящий из задающего генератора и триггера, введены диоды, управляемые ключи · 25 и между резисторами базами транзисторов параллельные R С-цепи, при этом между точкой соединения резисторов в цепи базы каждого из транзисторов и соответствующим входным зажимом инвер- зд тора подсоединены последовательно вклю- > ченные диод и управляемый ключ, а входы управляемых ключей соединены с выходами триггера.

На чертеже показан предлагаемый ин- ₃₅ вертор.

Устройство содержит выходной мультивибратор с магнитными связями, состоящий из транзисторов 1 и 2, трансформатора 3 и резисторов 4, 5 и 6, 7, включенных между базами транзисторов 1 и 2 и соответствующими базовыми обмотками 8 и 9 обратной связи, блока управления, состоящего из задающего генератора 10 и триггера 11г Параллельно ре- > зисторам 5 и 7 подключены соответственно конденсаторы 12 и 13. Коллекторные обмотки 14 и 15 подсоединены к входному зажиму 16 инвертора, а эмиттеры транзисторов - соответственно к зажиму 17. При этом в каждом из плеч мультивибратора между зажимом 17 и ‘ точкой соединения базовых резисторов 4 и 5 (или 6 й 7) подсоединены последовательно включенные диод 18 (или 19) И управляемый ключ 20 (или 21), а входы управляемых ключей 20 и 21 соединены с выходами триггера 11. соответственно через конденсаторы 22 и 23.

Выходное напряжение снимается с выходной обмотки 24 трансформатора 3;

Устройство работает следующим образом.

При подключении к входным зажимам 16 и 17 источника постоянного напряжения в результате флюктуаций, а· также неизбежной ассиметрии схемы, ток в одной из *ее половин нарастает несколько быстрее, чем в другой. Происходит лавинообразный процесс, в результате которого один из транзисторов (например 1) оказывается насыщенным, а другой транзистор (2) - закрытым. Это состояние схемы поддерживается соответствующими напряжениями на обмотках 8 и 9 обратной связи трансформатора 3 до поступления синхронизирующего сигнала с выхода триггера 11 на управляемый ключ 20, шунтирующий в этом случае обмотку 8 обратной связи. При этом открывании ключа 20 к переходу база-эмиттер транзистора 1 через диод 18 прикладывается напряжение предварительно заряженного конденсатора 12, причем полярность этого напряжения является закрывающей для транзистора 1, Благодаря этому препятствуется насыщение сердечника и наступает регенеративный процесс, в результате которого транзистор 1 закрывается, а транзистор 2 открывается. Аналогичные процессы происходят в сле дующем попупериоде. Таким образом, переключение транзисторов 1 и 2 происходит в момент появления импульсов на вькоде триггера '11, частота следования которых определяется рабочей частотой задающего генератора 10, а длительность емкостью конденсаторов 22 и 23. Коэффициент деления базовых резисторов 4, 5 И 6, 7 определяется типом ключей 20 и 21 и транзисторов 1 и 2. Дпя надежной работы устройства частота задающего генератора 10 должна быть больше собственной частоты колебаний мультивибратора с магнитными связями. Величина емкости конденсаторов 22 и 23 выбирается из условия обеспечения замкнутого состояния ключей 2U и =21 в течение времени рассасывания неосновных носителей в базах транзисторов 1 и 2.

В предлагаемом управляемом транзистором инверторе исключаются пики коллекторного тока транзисторов 1 и 2 мультивибратора с магнитными связями, поскольку трансформатор 3 работает без захода в насыщение. При этом отсутствуют дополнительные элементы в цепи питания инвертора и соответствующие потери в них. Это приводит к повышению КПД устройства. Уменьшается мощность, потребляемая от блока управления, от которого требуется короткий импульс длительностью, равной времени рассасыва-5 ния неосновных носителей в базовой области открытого транзистора 1 (2), а энергия для запирания ранее открытого транзистора 1 (2) берется не от блока управления, а от конденсатора 12 (13), заряженного в предыдущий полупериод под действием напряжения базовой обмот*ки 8 (9) обратной связи трансформатор < ра 3. Резисторы 4 и 6 являются ограничительными для токов через управляемые ¹⁵ ; ключи 20 и 21 и диоды 18 и 19 от действия напряжений обмоток 8 и 9 обратной связи в моменты поступления импульсов от блока управления. Стабильность частоты управляемого транзистор- 2® ного инвертора определяется стабильностью, частоты задающего генератора (мультивибратора) 10 блока управления, которая может быть сделана достаточно высокой, а кроме тоАо, она может быть засинхро- 25 визирована от внешнего устройства.

Использование предлагаемого изобретения'позволяет повысить КПД и стабипьТаким образом, включение ранее открытого транзистора мультивибратора с 'магнитными связями в момент действия импульсов на выходе триггера (при этом используется энергия, накопленная в конденсаторах, шунтирующих один из базовых резисторов) до насыщения серпечни- , ка трансформатора исключает пики коллекторного тока без дополнительных элементов в цепи питания инвертора и приводит к повышению КПД устройства.

Claims (3)

1. Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к транзисторным инвер торам, и может быть использовано дл  преобразовани  посто нного напр жени  в переменное напр жение пр моугольной формы в системах электропитани  аппаратуры . Известны транзисторные инверторы, содержащие мультивибратор с магнт-ным Св з ми. в этих устройствах переключение транзисторов мультивибратора происход т после насыщени  трансформатора, при этом через транзисторы проход т больши пики тока, вызывающие снижение надежности работы транзисторов и увеличение динамических потерь. Кроме того, недостатками таких устройств  вл ютс  ниока  стабильность частоты при воздействи дестабилизирующих факторов и несимметри  формы выходного напр жени , кото ра  возникает за счет разброса параметров транзисторов, базовьт резисторов, несимметричности полуобмоток трансфо1 матора и несимметричных свойств нагруэк . Несимметри  формы выходного напр жени  инвертора приводит к увеличеншо м нцности потерь в статическом преобразователе и уменьшению его КПД. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  управл емый, транзисторный вертор, также содержащий выходной мультивибратор с магнитными св з ми, состо щий из двух транзисторов, траноформатора и резисторов, включенных между базами транзисторов и соответствукщгами обмотками обратной св зи, и блок управлени , состо щий из зада1ощего генератора и триггера. В указанном инверторе дл  снижени  динамических потерь в транзисторах мультивибратора Н повышени  надежности их работы входной зажим инвертора соединен через дроссель, шунтированный обратно-включенным возвратным диолом, с зажимом цепи питани  выходного му;;ьтивибратора и со входом блока управлени  (двухтактного возбудител ). Наличие дроссел  в цепи питани  преп тствует протеканию больших пиков тока через транзисторы мультивибратора в момент насыщени  сердечника трансформатора, уменьша  тем самым динамические потери в них н повыша  надежность их работы. Однако энерги , накапливаема  в дросселе При протекании по нему тока, рассеивает с  в возвратном диоде, и суммарные потери Б этом устройстве Не уменьшаНедостатком указанного инвертора  вл етс  невысокий КПД. Цель изобретени  - повьпиение КПД управл емого транзисторного инвертора. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в управл емый транзисторный инверт содержащий выходной мультивибратор с магнитными св з ми, состо щий из двух транзисторов, трансформатора и резисторов , включенных между базами транзисторов и соответствующими обмотками обратной .св зи, и блок управлени , состо щий из задающего генератора и триг гера, введены диоды, управл емые ключи и между резисторами 5 базами транзисто ров параллельные R С-цепи, при этом между точкой соединен1и  резисторов в цепи базы каждого из транзисторов и соответствующим входным зажимом инве тора подсоединены последоватешЕзНО вклю ченные диод и управл емый ключ, а входы управл емых ключей соединены с выходами триггера. На чертеже показан предлагаемый инвертор . Устройство содержит выходной мульти вибратор с магнитными св з ми, состо щий из транзисторов 1 и 2, трансформатора 3 и резистрров 4, 5 и 6, 7, включенных между базами транзисторов 1 и 2 и соответствующими базовыми обмотками 8 и 9 обратной св зи, блока управ лени , состо щего из задающего генератора 10 и триггера 11;- Параллельно резисторам 5 и 7 подключены соответственно конденсаторы 12 и 13. Коллектор HbJe обмотки 14 и 15 подсоединшы к входному зажиму 16 инвертора, а эмиттеры транзисторов - соответственно к зажиму 17. При этом в каждом из плеч мультивибратора между зажимом 17 и точкой соединени  базовых резисторов 4 и 5 (или 6 и 7) подсоединены последовательно включенные диод 18 (или 19 И управл емый ключ 20 (или 21), а входы управл емых ключей 20 и 21 сое шшены с выходами триггера 11. соответ ственно через конденсаторы 22 и 23. Выходное напр жение снимаетс  с выходной обмотки 24 трансформатора 3i Устройство работает следующим образом . При подключении к входным зажимам 16 и 17 источника посто нного напр жени  в результате фгаоктуаыий, а- также неизбежной ассиметрии схемы, ток в одной из ее половин нарастает несколько быст рее, чем в другой. Происходит лавинообразный процесс, в результате которсГго один из транзисторов (например 1) oKiaзываетс  насыщенным, а другой транзистор (2) - закрытым. Это состо ние схемы поддерживаетс  соответствующими напр жени ми на обмотках 8 и 9 обратной св зи трансформатора 3 до поступлени  синхронизирующего сигнала с выхода триггера 11 на угфавл емый ключ 2О, щунтирующий в этом случае обмотку 8 обратной св зи. При этом открывании ключа 2О к переходу база-эмиттер транзистора 1 через диод 18 прикладываетс  напр жение предварительно зар женного конденсатора 12, причем пол рность этого напр жени   вл етс  закрывающей дл  транзистора 1. Благодар  этому преп тствуетс  насыщение сердечника и наступает регенеративный процесс, в результате которого транзистор 1 закрываетс , а транзистор 2 открываетс . Аналогичные процессы происход т в еле дующем полупериоде. Таким образом, переключеше транзисторов 1 и 2 происходит в момент по влени  импульсов на вькоде триггера 11, частота следовани  которых определ етс  рабочей частотой задающего генератора 10, а длительность емкостью конденсаторов 22 и 23. Коэф4шшент делени  базовых резисторов 4, в и 6, 7 определ етс  типом ключей 20 и 21 и транзисторов 1 и 2. Дн  надежной работы устройства частота задающего генератора 10 должна быть больще собственной частоты колебаний мультивибратора с магнитными св з ми. Величина емкости конденсаторов 22 ii 23 выбираетс  из услови  обеспечени  замкнутого состо ни  ключей 2 О и 21 в течение времени рассасьшани  неосновных носителей в базах транзисторов 1 и
2. 2. В предлагаемом управл емом транзистором инверторе исключаютс  пики коллекторного тока транзисторов 1 и 2 мультивибратора с магнитньгми св з ми, поскольку трансформатор 3 работает без .захода в насыщение. При этом отсутствуют допошштельные элементы в цепи питани  инвертора и соответствующие потери в них. Это приводит к повьппению КГЩ устр)йства. Уменьшаетс  мощность, потребл ема  от блока управлени , от которого требуетс  короткий нмпупьс длительностью, равной времени рассасьша ни  неосновных носителей в базовой области открытого транзистора 1 (2), а энерги  дл  запирани  ранее открытого транзистора 1 (2) беретс  не от блока управлени , а от конденсатора 12 (13), зар женного в предыдущий полупериод под действием напр жени  базовой обмотч ки 8 (9) обратной св зи трансформатор pa
3. 3. Резисторы 4 и 6  вл5потс  ограничительными дл  токов через управл емые ;ключи 20 и 21 и диоды 18 и 19 от действи  напр жений обмоток 8 и 9 обратной св зи в моменты поступлени  импульсов от блока управлени . СтабилЕ ность частоты управл емого транзисторного инвертора определ етс  стабильность частоты задающего генератора (мультивибратора ) 10 блока управлени , котора  мсасет быть сделана достаточно высокой, а кроме Tof4D, она может быть засинхронизирована от внешнего устройства. Использование предлагаемого изобре/тени позвол ет повысить КПД и стабиль ность частоты инвертора, а также синхронизировать его работу с другими имульсным устройствами и осуществл ть вное регулирование частоты в швропределах . Таким образом, включетше ранее от крытого транзистора мутвьтйвибратора с Магнитными св з ми в момент действи  импульсов на выходе триггера (при этом испольауетч;  энерги , накопленна  в конденсаторах , шунтирующих один иэ базовых резисторов) до насыщени  серпечни- , ка трансформатора исключает пики коллекторного тока без дополнительных элементов в цепи питани  инвертора и приводит к повьш1ению КПД устройства. Формула изобретени  Управл емый транзисторный инвертор, содержащий выходной мультивибратор с мапштными св з ми, состо щий из двух транзисторов, трансформатора и резисторов , включенных между базами транзисторов соответствующими обмотками об 2атной св зи, и блок управлени , состо -, ищи из задающего генератора и тр1|пггера, отличающийс  тем, что, с целью повышени  КТЩ, в него введены диоды, управл емые ключи и между резисторами и базами транзисторов параллет.ные R С-цепи, при этом между точкой соединени  резисторов в цепи базы каждого из транзисторов и соответствующим диодным зажимом инвертора подсоединены последовател ьно включенные диод и управп екаый ключ, а входа управл емых ключей соединены с выходами триггера.