Устройство для управления транзисторами стойки инвертора

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке источников вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры, например транзисторных инверторов. Цель изобретения - повышение быстродействия и уменьшение мощности управления инвертором. Устройство содержит задающий генератор 1 прямоугольных симметричных импульсов напряжения с трансформаторным выходом 2 и два формирователя сигналов управления. Каждый формирователь включает в себя транзистор 12(13), эмиттер которого предназначен для подключения к базе транзистора 10(11) стойки инвертора, диоды 14-17, один из которых 14(15) подключен к база-коллекторному переходу этого же транзистора 10(11), а другой 16(17) подключен анодом к эмиттеру транзистора 12(13), база которого подключена к первому резистору 20(21). Устройство также содержит узел 3 формирования прямоугольных несимметричных импульсов напряжения, к выходам которого подключены два импульсных усилителя 4, 5. Вторичные обмотки выходных трансформаторов 6, 7 импульсных усилителей подключены к управляющему переходу транзисторов 12, 13. К база-эмиттерному переходу транзисторов 10, 11 стойки инвертора подключены цепочки из последовательно включенных конденсатора 24, 25 и диодов 18, 19, шунтированных резисторами 22, 23. Вторичные обмотки 2.1, 2.2 задающего генератора 1 выполнены с отпайкой, подключенной к коллектору транзистора 12(13). 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (1)5 Н 02 M 7/537

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСВ ВУ

5;(РО tt

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР. (21) 4488234/24-07

I (22) 25.08.88 (46) 07.07.90. Sian. Р 25 (71) Научно-производственное объединение "Лазерная техника" Ереванского государственного университета (72J Г.Г.Антонян (53) 621.3 16.727(088.8) (56) Ромаш 3.М..|л др. Высокочастотные транзисторные преобразователи. — 11.:

Радио и связь, 1988.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1272437, кл. H 02 М 7/537, 1986.

„„Я0„„1577031 А 1

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЧ УПРАВЛЕНИЧ ТРАНЗИСТОРАМИ СТОЙКИ ИНВЕРТОРА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке источников вторичного электропитания радиоэлектронной àïïàратуры, например транзисторных инверторов. Цель изобретения — повьппение быстродействия и уменынение мощности управления инвертором. Устройство содержит задающий генератор 1 прямоугольных симметричных импульсов напряжения с транформатор1лым выходом 2 и

157703 1 два формирователя сигналов управления.

Каждый формирователь включает в себя транзистор 12(13), эмиттер которого предназначен для подключения к базе транзистора 1U(11) стойки инвертора, 5 диоды 14-17, один из которых 14(15) подключен к база-коллекторному переходу этого же транзистора 10(11) а другой 16(17) подключен анодом к эмит- 0 теру транзистора 12(13)., база которого подключена к первому резисто-, . ру 20(21) . Устройство также. содержит узел 3 Формирования прямоугольных несимметричных импульсов напряжения, Изобретение относится к электротех:-20 нике, в частности к преобразовательной

"(= ."êûêå, и может 0bI ь использовано и; разработке источников вторичного

=."ектропитания ра,.ноэлектра. .ной апп=,.ратуры, например трат ..".ис гор ьг инвест- -".5 торов с регулируемой методом широтно-. импульсной модуляции выходной мощ ностью.

Целью-изобретения является увеличение быстродействия и уменьшение мощ-3О ности управления инвертором. йа фиг. 1 приведена электрическая схема устройства для управления транзисторами стойки инвертора; на фиг.2— ,временные диаграммы, поясняющие принцип его работы.

Устройство для управления транзисторами стойки инвертора (на фиг.i его: схема обведена пунктиром) содержит задающий генератор 1 прямоугольных симметричных импульсов напряжения, трансформатор 2, подключенный к его выходу, узел 3 формирования прямо угольных несимметричных импульсов напряжения, выполненно с двумя паРа- 45 фазными выходами и синхронизированный от задающего генератора 1. К каждому выходу узла 3 формирования подключен вход импульсных усилителей 4 и 5, нагруженных трансформаторами 6 0 и 7 соответственно. Указанные трансформаторы снабжены раэмагничивающими обмотками, соединенными с диодами 8 и 9 возвратного тока. Устройство управления включает в себя два формирователя, подключенных к входу силовых транзисторов 10 и 11 стойки инвертора.

Формирователи содержат транзисторы 12 и 13, диоды 14-19, резисторы 20-: к выходам которого подключены два импульсных усилителя 4,5. Вторичные обмотки выходных трансформаторов 6,7 импульсных усилителей подключены к управляющему переходу транзисторов 12,.13.

К база-эмиттерному переходу транзисторов 10, 11 стойки инвертора подключены цепочки из последовательно включенных конденсатора 24,25 и диодов 18,19, шунтированных резисторами 22,23. Вторичные обмотки 2.1 и 2.2 задающего генератора 1 выполнены с отпайкой, подключенной к колектору транзистора 12{13) . 1 з.п, ф-лы, 2 ил.

23 и конденсаторы 24 и 25. Эмиттеры транзисторов 12 и 13 образуют выводы устройства и соединены с базами транзисторов 10 и 11 и с выводами обмоток б. и 7. 1 соответстг:.-нно . Оставшийся .вободным вывод каждой из обмоток б (7. 1) через резистор 20(21) связан с базой соответствующего транзистора 12(13). Точка соединения базы трав= зистора 12 и резистора 20 подключена к аноду диода 14, а точка соединения базы транзистора 13 и резистора 21 к аноду диода 15. Катоды диодов 14 и 15 соединены с коллекторами силовых транзисторов 10 и 11 стойки инвертора соответственно. Коллекторы транзисторов 12 и 13 соединены с отводами вторичных обмоток 2.1 и 2,2 соответственно, причем один из крайних выводов обмотки 2.1 соединен с катодом диода 16, а другой — с эмиттером транзистора 10 и с одним из выводов конденсатора 24. Аналогичным образом один из крайних выводов обмотки 2.2 соединен с катодом диода 17, а другой— с эмиттером транзистора 11 и с выводом конденсатора 25. Свободные выводы каждого из конденсаторов 24 и 25 соединены с анодами диодов 18 и 19 зашунтированных резисторами 22 и 23 соответственно. Точка соединения катода диода 18 и Резистора 22 подключена к аноду диода 1Ь и эмиттеру транзистора 12, а точка соединения катода диода 19 и резистора 23 подключена к аноду диода 17 и эмнттеру транзистора 13.

В промежутке времени, когда полярность напряжения на обмотке 2.1 по отношению к эмиттеру силового транзис1577031

5 тора 10 стойки инвертора имеет положительное (открывающее) значение, на вход усилителя 4 поступает импульс, момент спада которого совпадает с моментом спада напряжения на указанной обмотке. Аналогичным образом, на вход усилителя 5 поступает импульс при положительном значении напряжения (относительно эмиттера силового транзис- 1и тора 11) на обмотке 2.2. газировка обмоток 2, 1 и 2.2 предполагает противофазность напряжений на них (положительному значению напряжения на одной из указанных обмоток соответствует отрицательное значение напряжения на другой), а импульсы на разных выходах узла 3 формирования сдвинуты относительно друг друга на половину периода ,напря>кения на выходе задающего гене- 20 ратора 1.

Таким образом, в течение .времени воздействия выходных импульсов узла 3

1формирования на вход. усилителей 4 и 5 соответствующие транзисторы 10-!3 25 находятся в проводяцем состоянии. промежутке времени проводящего сос— тояния режим силового транзистора 10 (11) стойки инвертора поддерживается на грани насыщения с целью .увеличения быстродействия при его запирании и, следовательно, уменьшении коммутационных потерь в цем. Указанный режим си— лового,транзистора 10(11) обеспечивается нелинейной отрицательной обратной связью с его коллектора на базу через соответствующий диод 14(15) и база-эмиттерный переход транзистора

12(13), находящегося в проводящем состоянии. Благодаря указанной отри- 4О цательной связи устанавливается такое значение тока базы силового транзистора 10(11) стойки инвертора, равного коллекторному току соответствующе-го транзистора 12(13), при котором 45 выполняется указанное условие.

В течение времени, когда напряжение на обмотке 2.1 или 2.2 имеет отрицательное значение, к эмиттер-базовому переходу соответствующего сило-.. вого транзистора 10(11) прикладывается запирающее напряжение через ди- . од 16(17). Одновременно происходит заряд конденсатора 24(25). Значение указанного отРицательного напря>кения выбирается близким к максимально допустимому значению отрицательного напряжения на управляющем переходе силового транзистора 10(11) с целью

6 уменьшения тока утечки через закрытый силовой транзистор. В промежутке времени, когда напряжение на одной из обмоток 2.1 или 2,2 имеет положительное значение, а соответствующий транзистор 12(13) находится в закрытом состоянии, к база-эмиттерному переходу силового транзистора 10(11) прикладывается отрицательное напряжение с конденсатора 24(25) через резис" тор 22(23). Диоды l8 и 19 предотвращают отрицательньп всплеск напряжения, превышающего амплитуду напряжения на обмотках 2.1 и 2.2 в момент спада напряжения на входе силового транзистора.

На фиг. 2 приведены временные диаграммы напряжений: на обмотке 2.1 (U,,), на вторичной обмотке 6.1 (U,) и база-эмиттерном переходе силового транзистора 10 (U 9 „) . Напряжения на обмотках 2.2 и 7.1, на база-эмиттерном переходе силового транзистора 11 имеют аналогичный характер изменения во времени и сдвинуты на половину периода выходного напряжения задающего генератора i .по отношению к напряжениям U „ U <,и U - „ соответственно.

Магнитное состояние магнитопроводов трансформаторов б и 7 восстанавливается после спада импульса на входе соответствующего усилителя 4(5) путем возврата избыточной энергии этих трансформаторов 6 и 7 к источнику питания усилителей через диоды 8 и 9.

Благодаря этому любое значение продолжительпости рабочего такта может быть установлено за один полупериод работы транзисторов, как это показано на фиг. 2 пунктирными линиями.

Таким образом, данное устройство обеспечивает минимально возможную инерционность управления инвертора, благодаря применению однотактных импульсных усилителей с трансформаторным выходом, выходные трансформаторы которых снабжены размагничивающей обмоткой, соединенной с диодом возвратного тока.

Значение напряжения на отводе каждой из вторичных обмоток 2.1,2.2 выбрано близким к значению суммы напряжений прямого падения на база-эмиттерных переходах транзистора 12(13) формирователя и силового транзистора 10(«) . В результате этого в течение рабочего времени инвертора напряжение на база-коллекторном перехо1577031 де транзистора 12(13), находящегося

9 проводящем состояниии, приблизительно равно нулю и, следовательно, мощность, рассеиваемая этим транзисто юм, сводится к минимально возможноМу. значению мощности, рассеиваемой йа его база-эмиттерном переходе. Это позволяет уменьшить выходную мощность задающего генератора 1 прямоуголь ных симметричных импульсов (мощ|, Ность управления) и не применять теплоотвод для транзистора f2(13), что ,приводит также к облегчению конструкции устройства.

Формула изобретения

Устройство для управления тран зисторами стойки инвертора, содержа щее задающий генератор прямоугольных симметричных импулсов напряжения, с .трансформаторным выходом и два фо-=

;ярователя сигналов управг:= .ëèí, ках-.— дый из которых вклю.ает в себя трах-- 25 эистор, эмиттер которого предназна.— чен для подключения к базе транзистора стойки инвертора и подключен к аноду первого диода, первый резис" тор, одним выводом соединный с базой 30 транзистора и анодом второго диода,,катод которого предназначен для подключения к коллектору транзистора стойки .инвертора, а один из концов вторичной обмотки упомянутого трансформатора — для подключения к его эмиттеру, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения быстродействия и уменьшения мощности управления, оно снабжено узлом формирования прямоугольных несимметричных импульсов напряжения с двумя выходами и синхронизирующим входом, обеспечивающим регулирование задержки переднего фронта импульсов, двумя импульсными усилителями с выходными трансформаторами, третьим диодом, saшунтированным вторым резистором и конденсатором, соединенным с упомянутым концом вторичной обмотки трансформатора и анодом третьего диода, катод которого подключен к эмиттеру транзистора, упомянутые импульсные усилители подключены к выходам узла формирования прямоугольных несимметричных импульсов напряжения, синхронизирующий вход которого подключен:: задающему генератору, причем вторичные обмотки выходных трансформаторо= импульсных усилителей включены между з :ттером транзиста; ". и вторым выво-.дом первого резистора, а вторичные обмотки первого трансформатора выполнены с отводами,.подключенными к коллекторам соответствующих транзистороь и свободными концами — к катоду первого диода.

2. Устройство, по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что импульсные усилители снабжены диодом возвратного тока, а их выходные. трансформаторы снабжены размагничивающей обмоткой, соединенной с соответствующим диодом возвратного тока.

1577031

Составитель А.Чесноков

Редактор С.Пекарь Техред М.Дидьпс . Корректор С.Шевкун

Заказ 1853 Тираж 498 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СЧСР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101