Патент на изобретение №2331961

(54) ДВУХТАКТНЫЙ ИНВЕРТОР

(57) Реферат:

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания и преобразовательной технике. Техническим результатом предлагаемого изобретения является устранение асимметрии перемагничивания, повышение удельной мощности и надежности. Результат достигается созданием в двухтактном инверторе двух резисторных делителей напряжения и двух стабилизаторов тока, для чего вводятся два стабилитрона и три резистора, один из которых является датчиком тока для двух стабилизаторов тока, и одновременно ограничителем тока. Указанные нововведения позволяют поддерживать равный по величине ток намагничивания в обоих плечах инвертора, что дает возможность устранить основной недостаток двухтактных инверторов – асимметрию перемагничивания, повысить удельную мощность предлагаемого инвертора, улучшить динамику переключения транзисторных ключей, снизить амплитуду всплесков тока и как следствие снизить нагрев и вероятность пробоя транзисторных ключей. Все это обеспечивает надежную работу предлагаемого двухтактного инвертора в широком диапазоне напряжений питания. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания и преобразовательной технике.

Известны двухтактные преобразователи напряжения Роэра («Аморфные магнитные сплавы и их применение в источниках вторичного электропитания» В.И.Хандогин, Москва, 1990 год, стр.123-126, рис.5.3 и 5.4). Эти преобразователи содержат насыщающийся трансформатор, первичная обмотка которого выполнена со средней точкой и подключена к двум транзисторам, управление токами которых осуществляется с двух обмоток.

Недостатки этих преобразователей заключается в наличии всплеска тока коллектора при насыщении трансформатора, а также возникновении асимметрии плеч в процессе перемагничивания трансформатора.

Наиболее близким по технической сущности является двухтактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий источник постоянного напряжения, два транзистора, эмитторы которых подключены к минусу источника постоянного напряжения, трансформатор, первичная обмотка которого снабжена выводом от средней точки, подключенным к плюсу источника постоянного напряжения, а два крайних вывода соединены соответственно с коллекторами этих транзисторов, обмотку обратной связи, включенную через конденсатор между базами транзисторов, и два резистора, каждый из которых одним выводом подключен к базе транзистора, а другие выводы этих резисторов подключены к плюсу источника постоянного напряжения (патент РФ № 2223591, опубл. 10.02.2004 г.).

Недостатком известного изобретения является отсутствие фиксации величины положительного смещения на базах транзисторов, наличие всплесков тока в момент переключений, а также сохраняется основной недостаток двухтактных преобразователей – возникновение асимметрии плеч в процессе перемагничивания и как следствие этих недостатков низкая удельная мощность и низкая надежность преобразователя.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение асимметрии перемагничивания, повышение удельной мощности и повышение надежности.

В результате использования предлагаемого изобретения созданы два резисторных делителя напряжения и два стабилизатора тока, устраняется асимметрия перемагничивания, увеличивается удельная мощность, ограничиваются всплески токов, улучшается динамика переключений транзисторных ключей, снижаются динамические потери, снижается нагрев и вероятность пробоя транзисторных ключей.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в двухтактный инвертор, содержащий источник постоянного напряжения, трансформатор, первичная обмотка которого выводом из средней точки подключена к плюсу источника постоянного напряжения и первому и второму резисторам, противоположные выводы которых подключены соответственно к управляющим входам первого и второго транзисторных ключей, которые через последовательно включенные обмотку обратной связи и третий резистор соединены между собой, при этом крайние выводы первичной обмотки подключены соответственно к силовым входам транзисторных ключей, силовые выходы которых объединены, введены два стабилитрона и четвертый, пятый и шестой резисторы, которые одним выводом соединены с силовыми выходами транзисторных ключей, а противоположным выводом четвертый резистор подключен к катоду первого стабилитрона, управляющему входу первого транзисторного ключа, первому резистору и выводу обмотки обратной связи, пятый резистор подключен к катоду второго стабилитрона, управляющему входу второго транзисторного ключа и второму, и третьему резисторам, а шестой резистор противоположным выводом подключен к анодам двух стабилитронов и минусу источника постоянного напряжения.

Сущность изобретения поясняется фиг.1 и 2.

На фиг.1 представлена общая схема двухтактного инвертора.

На фиг.2 представлена диаграмма напряжений и тока.

Двухтактный инвертор содержит источник постоянного напряжения 1, трансформатор 2, первичная обмотка 3 которого подключена выводом из средней точки к плюсу источника постоянного напряжения 1 и первому 4, и второму 5 резисторам, противоположные стороны которых подключены соответственно к четвертому 6 и пятому 7 резисторам, к катодам первого и второго стабилитронов 8 и 9, к управляющим входам транзисторных ключей первого 10 и второго 11, которые через последовательно соединенные обмотку обратной связи 12 и третий резистор 13 соединены между собой, при этом крайние выводы первичной обмотки 3 подключены соответственно к силовым входам первого и второго транзисторных ключей 10 и 11, силовые выходы которых соединены между собой, с четвертым 6 и пятым 7 резисторами и через шестой резистор 14 соединены с анодами первого и второго стабилитронов 8 и 9 и с минусом источника постоянного напряжения 1.

Предлагаемый двухтактный инвертор работает в режиме двухтактного симметричного автогенератора с индуктивным времязадающим элементом, функцию которого выполняет трансформатор 2. В момент включения инвертора с делителем напряжения, образованного первым 4, четвертым 6 и шестым 14 резисторами для одного плеча и резисторами вторым 5, пятым 7 и шестым 14 для другого плеча, на управляющие входы транзисторных ключей 10 и 11 подается фиксированное по величине положительное напряжение смещения, которое приоткрывает транзисторные ключи. В одной из полуобмоток первичной обмотки 3 появляется ток (Iк.б.), создающий магнитный поток в трансформаторе 2, при этом на обмотке обратной связи 12 возникает напряжение (Uy.a.), которое вызывает ток управления, ограниченный по величине резистором 13, на управляющих входах транзисторных ключей 10 и 11, полностью открывающий один из транзисторных ключей, например транзисторный ключ 10, и закрывающий транзисторный ключ 11. Усиливается магнитный поток трансформатора 2 и приближается к точке перехода в зону насыщения, падает индуктивность и реактивное сопротивление трансформатора 2. Эти процессы вызывают увеличение тока в силовой цепи и падение напряжения на шестом резисторе 14 до величины порога срабатывания первого стабилитрона 8 и открывают его. Одновременно снижается ток в цепи обратной связи 12, закрывается первый транзисторный ключ 10, инвертор опрокидывается, открывается второй транзисторный ключ 11, возникает ток (Iк.с.) во второй полуобмотке первичной обмотки 3, трансформатор 2 перемагничивается в противоположное крайнее состояние. Далее процесс повторяется и на выходе вторичной обмотки трансформатора создается переменное напряжение (Uн.д.), стабильное по частоте и амплитуде.

Введение в двухтактный инвертор двух стабилизаторов тока, управляемых одним датчиком тока – шестым резистором 14, позволяет поддерживать равный по величине ток намагничивания в обеих полуобмотках первичной обмотки 3, что дает возможность устранить основной недостаток двухтактных преобразователей – асимметрию перемагничивания (перекос плеч). Это позволяет добиваться максимальной амплитуды перемагничивания и значительно повысить удельную мощность предлагаемого инвертора. Наличие стабилизаторов тока, сопротивления, ограничивающего ток, – шестой резистор 14 и фиксированного по величине положительного напряжения смещения на управляющих входах транзисторных ключей 10 и 11 значительно улучшает динамику переключения транзисторных ключей, снижает их динамические потери, увеличивает частоту переключений, снижает амплитуду всплесков тока, снижает нагрев и вероятность пробоя транзисторных ключей, что обеспечивает надежную работу предлагаемого двухтактного инвертора в широком диапазоне напряжений питания.

Формула изобретения

Двухтактный инвертор, содержащий источник постоянного напряжения, трансформатор, первичная обмотка которого выводом из средней точки подключена к плюсу источника постоянного напряжения и первому и второму резисторам, противоположные выводы которых подключены соответственно к управляющим входам первого и второго транзисторных ключей, которые через последовательно включенные обмотку обратной связи и третий резистор соединены между собой, при этом крайние выводы первичной обмотки подключены соответственно к силовым входам транзисторных ключей, силовые выходы которых объединены, отличающийся тем, что в него введены два стабилитрона и четвертый, пятый и шестой резисторы, которые одним выводом соединены с силовыми выходами транзисторных ключей, а противоположным выводом четвертый резистор подключен к катоду первого стабилитрона, управляющему входу первого транзисторного ключа, первому резистору и выводу обмотки обратной связи, пятый резистор подключен к катоду второго стабилитрона, управляющему входу второго транзисторного ключа и второму и третьему резисторам, а шестой резистор противоположным выводом подключен к анодам двух стабилитронов и минусу источника постоянного напряжения.

РИСУНКИ