SU1760617A1

SU1760617A1 - Push-pull inverter

Info

Publication number: SU1760617A1
Application number: SU904859604A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Алексеевич Леонович
Priority date: 1990-08-16
Filing date: 1990-08-16
Publication date: 1992-09-07

Abstract

Использование: в системах вторичного электропитани и автоматики дл преобразовани посто нного напр жени в переменное . Сущность изобретени : силовые транзисторы управл ютс поочередно через полпериода с помощью задающего генератора , в цепь питани которого включен последовательно дополнительный транзистор . На интервале действи инверсного тока через транзистор, когда открыт диод, дополнительный транзистор закрыт и сигнал управлени на силовой транзистор не поступает. Благодар этому пр мое пере- магничивание сердечника выходного трансформатора всегда начинаетс с момента перехода через ноль тока намагничивани и, тем самым, исключаетс одностороннее насыщение сердечника выходного трансформатора 3. 2 ил.Use: in systems of secondary power supply and automation to convert DC voltage to AC. SUMMARY OF THE INVENTION: The power transistors are alternately controlled through a half period using a master oscillator, in the power supply of which an additional transistor is connected in series. In the range of action of the inverse current through the transistor, when the diode is open, the auxiliary transistor is closed and the control signal does not come to the power transistor. Due to this, direct magnetization of the core of the output transformer always starts from the moment of passing through the zero magnetizing current and, thereby, excludes one-sided saturation of the core of the output transformer 3. 2 Il.

Description

Изобретение относитс к области электротехники , в частности, к преобразовательной технике, и может быть использовано дл электропитани радиоэлектронной аппаратуры .The invention relates to the field of electrical engineering, in particular, to converter equipment, and can be used to power electronic equipment.

Известен двухтактный инвертор, содержащий задающий генератор с переключающим трансформатором, кажда вторична обмотка которого соединена с цепью управлени соответствующего из двух силовых транзисторов, подключенных эмиттерами через дроссель к первому входному выводу инвертора, а коллекторами - к крайним выводам первичной обмотки выходного трансформатора , (а.с. Nfe 851709, кл. Н 02 М 7/537. 1979).A two-stroke inverter is known, which contains a master oscillator with a switching transformer, each secondary winding of which is connected to the control circuit of the corresponding of two power transistors connected by emitters through a choke to the first input terminal of the inverter and collectors to the extreme terminals of the primary winding of the output transformer (a.c Nfe 851709, cl. H 02 M 7/537 (1979).

Дроссели инвертора ограничивают величину тока транзисторов, резко возрастающего в конце полупериодов работы инвертора из-за насыщени трансформаторов,Inverter chokes limit the amount of current of the transistors, which increases sharply at the end of half-periods of the inverter due to the saturation of the transformers,

Недостатком известного устройства вл етс низка надежность из-за того, что действие дроссел про вл етс не раньше, чем произойдет хот бы незначительное насыщение трансформатора, т.е. силовые транзисторы инвертора переключаютс при значени х тока, существенно превышающих среднее значение тока инвертора.A disadvantage of the known device is low reliability due to the fact that the effect of the throttles does not appear before even a slight saturation of the transformer, i.e. the power transistors of the inverter switch at current values substantially higher than the average value of the current of the inverter.

Известен двухтактный инвертор, содержащий задающий генератор с переключающим трансформатором, кажда вторична обмотка которого соединена с цепью управлени соответствующего из двух силовых транзисторов, подключенных эмиттерами к первому входному выводу инвертора, а коллекторами к крайним выводам первичной обмотки выходного трансформатора, приV|A two-stroke inverter is known, which contains a master oscillator with a switching transformer, each secondary winding of which is connected to the control circuit of the corresponding of two power transistors connected by emitters to the first input terminal of the inverter, and the collectors to the extreme terminals of the primary winding of the output transformer, when V |

ixlixl

чем каждый трансформатор упом нутого инвертора снабжен дополнительной обмоткой , расположенной ортогонально его первичной обмотке (см. например, а,с. № 1282295 Н 02 М 7/537, 1983 г.).than each transformer of the mentioned inverter is provided with an additional winding located orthogonally to its primary winding (see, for example, a, p. No. 1282295 H 02 M 7/537, 1983).

Названные обмотки предназначены дл симметрировани магнитных потоков в задающем и выходном трансформаторе и за счет этого - повышени к,п.д., а также надежности инвертора.These windings are designed to balance the magnetic fluxes in the driver and output transformer and, as a result, to increase the kf, as well as the reliability of the inverter.

Недостатком известного устройства вл етс низка надежность из-за того, что действие дополнительных обмоток трансформаторов про вл етс не раньше, чем произойдет хот бы незначительное насыщение трансформатора, т.е. силовые транзисторы инвертора переключаютс при значени х тока, существенно превышающих среднее значение тока инвертора, при одновременном существенном усложнении и удорожании трансформаторов.A disadvantage of the known device is low reliability due to the fact that the effect of additional windings of transformers does not appear before even a slight saturation of the transformer, i.e. the power transistors of the inverter switch at current values substantially higher than the average value of the current of the inverter, with the simultaneous significant complication and increase in the cost of transformers.

Известен двухтактный инвертор, содержащий задающий генератор с переключающим трансформатором, кажда вторична обмотка которого соединена с цепью управлени соответствующего из двух силовых транзисторов, подключенных эмиттерами к первому входному выводу инвертора, а коллекторами - к крайним выводам первичной обмотки выходного трансформатора, дополнительный транзистор, резистор и два диода (см. Бас А.А. и др. Источники вторичного электропитани с бестрансформаторным входом. - Радио и св зь, 1987 г., стр. 128, рис. 75) - прототип.A two-stroke inverter is known, which contains a master oscillator with a switching transformer, each secondary winding of which is connected to the control circuit of the corresponding of two power transistors connected by emitters to the first input terminal of the inverter, and the collectors to the extreme leads of the output winding of the output transformer, an additional transistor, a resistor and two diode (see Bass AA and others. Sources of secondary power supply with transformerless input. - Radio and communication, 1987, p. 128, Fig. 75) - a prototype.

Недостатком прототипа вл етс низка надежность из-за возможности одностороннего подмагничивани магнитопровода выходного трансформатора.The disadvantage of the prototype is low reliability due to the possibility of one-sided magnetization of the output transformer magnetic circuit.

Целью изобретени вл етс повышение надежности двухтактного инвертора путем исключени одностороннего насыщени сердечника силового трансформатора, а именно, путем обеспечени в начале каждого полупериода работы инвертора одинаковой степени намагниченности сердечника его силового трансформатора.The aim of the invention is to improve the reliability of a push-pull inverter by eliminating the one-sided saturation of the core of a power transformer, namely, by providing the same degree of magnetization of the core of its power transformer at the beginning of each half-period of operation of the inverter.

Поставленна цель достигаетс за счет того, что в двухтактном инверторе, содержащем задающий генератор с переключающим трансформатором, кажда вторична обмотка которого соединена с цепью управлени соответствующего силового транзистора , два из которых подключены эмиттерами к первому входному выводу инвертора , а коллекторами - к крайним выводам первичной обмотки выходного трансформатора, дополнительный транзистор , резистор и два диода, - дополнительный транзистор эмиттером соединен сThis goal is achieved due to the fact that in a two-stroke inverter containing a master oscillator with a switching transformer, each secondary winding of which is connected to the control circuit of the corresponding power transistor, two of which are connected by emitters to the first input terminal of the inverter and collectors to the extreme terminals of the primary winding an output transformer, an additional transistor, a resistor and two diodes — an additional transistor is connected to the emitter

первым входным выводом инвертора, коллектором - через цепь питани задающего генератора со входным выводом инвертора, а базой - через диоды с крайними выводамиthe first input terminal of the inverter, the collector through the power supply circuit of the master oscillator with the input output of the inverter, and the base through diodes with extreme leads

первичной обмотки выходного трансформатора и через резистор - со вторым входным выводом инвертора, причем каждый диод включен в направлении проводимости тока, запирающего дополнительный транзистор.the primary winding of the output transformer and through a resistor - with the second input terminal of the inverter, with each diode connected in the direction of conduction of the current, blocking the additional transistor.

0 На фиг. 1 приведен вариант двухтактного инвертора с двум силовыми транзисторами и с отводом от середины первичной обмотки выходного трансформатора; на фиг.2 приведены осциллограммы сигналов в0 FIG. 1 shows a variant of a two-stroke inverter with two power transistors and with a tap from the middle of the primary winding of the output transformer; figure 2 shows the waveforms of signals in

5 основных цеп х инвертора.5 main circuits of the inverter.

Двухтактный инвертор содержит задающий генератор 1 с переключающим трансформатором 2, кажда вторична обмотка 3 которого соединена с цепью управлени со0 ответствующего силового транзистора, два из которых (4 и 5) подключены эмиттерами к первому входному выводу 6 инвертора, а коллекторами - к крайним выводам 7 и 8 первичной обмотки выходного трансформа5 тора 9, дополнительный транзистор 10, резистор 11 и два диода 12 и 13. Дополнительный транзистор эмиттером соединен с первым входным выводом 6 инвертора , коллектором - через цепь питани The push-pull inverter contains a master oscillator 1 with a switching transformer 2, each secondary winding 3 of which is connected to the control circuit of the corresponding power transistor, two of which (4 and 5) are connected to the first input terminal 6 of the inverter by emitters and collectors to the extreme terminals 7 and 8 of the primary winding of the output transformer 9, additional transistor 10, resistor 11 and two diodes 12 and 13. The additional transistor is connected to the first input terminal 6 of the inverter by an emitter, and the collector through the power supply circuit

0 задающего генератора 1 со вторым входным выводом 14 инвертора, а базой - через диоды 12 и 13 с крайними выводами 7 и 8 первичной обмотки выходного трансформатора 9 и через резистор 11 - со вторым входным0 of the master oscillator 1 with the second input terminal 14 of the inverter, and the base through diodes 12 and 13 with the extreme terminals 7 and 8 of the primary winding of the output transformer 9 and through the resistor 11 - with the second input

5 выводом 14 инвертора, причем каждый диод 12 и 13 включен в направлении проводимости тока, запираюшего дополнительный транзистор 10.5 by an output 14 of the inverter, each diode 12 and 13 being turned on in the direction of conduction of the current locking the additional transistor 10.

Транзистор 10 шунтирован резисторомTransistor 10 is shunted by a resistor

0 15. Нагрузка преобразовател - 16, 17 и 18 - диоды дл шунтировани транзисторов 4 и 5 при их инверсном включении.0 15. The load of the converter - 16, 17 and 18 - diodes for shunting transistors 4 and 5 with their inverse switching.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

5 Транзисторы 4 и 5, управл емые сигналами задающего генератора 1, периодически включаютс и отключаютс , работа в противофазе.5 Transistors 4 and 5, controlled by signals from master oscillator 1, are periodically turned on and off, working in antiphase.

На коллекторах транзисторов 4 и 5 дей0 ствуют импульсы напр жени соответственно Uic4 И UK5 (СМ. фИГ.2).On the collectors of transistors 4 and 5, the voltage pulses are Uic4 and UK5, respectively (see fig. 2).

На фиг,2в приведена форма напр жени питани Ui задающего генератора 1.Fig. 2c shows the form of the supply voltage Ui of the master oscillator 1.

На фиг.2 приведена форма импульсов 5 напр жени Ua на первичной обмотке переключающего трансформатора 2,Figure 2 shows the pulse form 5 of the voltage Ua on the primary winding of the switching transformer 2,

В интервале времени О-т.2 на цепь управлени ключа 4 поступает запирающий сигнал , а на цепь управлени ключа 5 - отпирающий сигнал,In the time interval O-t.2, the control circuit of key 4 receives a blocking signal, and the control circuit of key 5 receives the unlocking signal,

В интервале времени 0-ц происходит рекупераци энергии (см. фиг.2) и транзистор 5, независимо от сигнала управлени , оказываетс включенным инверсно (см.фиг.2) и при этом шунтирован диодом 18, который в интервале времени О-ti включен в пр мом направлении.In the time interval 0-c, energy is recovered (see Fig. 2) and the transistor 5, regardless of the control signal, turns on inversely (see Fig. 2) and is shunted by the diode 18, which is turned on in the O-ti time interval in the forward direction.

В этом интервале времени за счет инверсного включени транзистора 5 открыт диод 13, благодар чему транзистор 10 закрыт , и ток задающего генератора 1 (и, соответственно , напр жение на первичной обмотке переключающего трансформатора 2) понижен и определ етс величиной резистора 15.In this time interval, due to the inverse turn-on of transistor 5, diode 13 is opened, so that transistor 10 is closed and the current of master oscillator 1 (and, accordingly, the voltage on the primary winding of switching transformer 2) is lowered and determined by the value of resistor 15.

В интервале времени О-ti состо ние транзисторов 4 и 5 не изменитс , если даже задающий генератор отключить (т.е. отключить резистор 15); транзистор 4 не откроетс до тех пор, пока на его вход управлени не поступит отпирающий сигнал; инверсное включение транзистора 5 сохран етс , независимо от величины сигнала задающего генератора 1, до тех пор, пока ток рекуперации (см.фиг.2) интервал О-ti) не достигнет значени 0.In the time interval O-ti, the state of transistors 4 and 5 does not change, even if the master oscillator is turned off (i.e., disconnect the resistor 15); transistor 4 does not open until a release signal is received at its control input; the inverse turn on of the transistor 5 is maintained, regardless of the magnitude of the signal of the master oscillator 1, until the regeneration current (see Fig. 2) interval O-ti) reaches the value 0.

Однако, при пол-ном периодическом отключении задающего генератора возможно по вление колебаний на обмотках переключающего трансформатора 2 или другие нарушени в работе задающего генератора 1 и за счет этого отпирание транзистора 4 в интервале времени О-ti, что привело бы к ухудшению работы инвертора,However, with a full periodic disconnection of the master oscillator, oscillations may occur on the windings of the switching transformer 2 or other disturbances in the master oscillator 1 and, as a result, the unlocking of the transistor 4 in the O-ti time interval, which would lead to a deterioration of the inverter operation,

Дл исключени нарушений в работе задающего генератора 1 транзистор 10 шунтирован резистором 15, который позвол ет одновременно понизить напр жение на закрытом транзисторе 10.To eliminate disturbances in the operation of the master oscillator 1, the transistor 10 is shunted by a resistor 15, which allows the voltage on the closed transistor 10 to be simultaneously lowered.

В момент времени ц происходит переключение транзистора 5 в пр мое направление (см. фйг.2). В этот момент времени диод 13 запираетс , транзистор 10 отпираетс благодар наличию резистора 11, на задающий генератор 1 поступает полное напр жение питани , и на его выходах размах сигналов, пропорциональных сигналу на первичной обмотке переключающего трансформатора 2, достигает максимальной величины , что необходимо дл отпирани транзистора 5, открытое состо ние которого в интервале времени ti-t2 обеспечиваетс только наличием отпирающего сигнала до- статрчной амплитуды, действующего на его базе.At the moment of time t, the transistor 5 switches to the forward direction (see Fig.2). At this time, the diode 13 is closed, the transistor 10 is unlocked due to the presence of a resistor 11, the full supply voltage is supplied to the master oscillator 1, and at its outputs the amplitude of signals proportional to the signal on the primary winding of the switching transformer 2 reaches the maximum value required for unlocking transistor 5, the open state of which in the time interval ti-t2 is provided only by the presence of the unlocking signal of the additional amplitude acting on its base.

Если пренебречь величиной напр жени питани задающего генератора 1 в интервале времени О-ti. то приближенно можно считать, что интервал времени ti-t2 5 соответствует первому полупериоду работы задающего генератора в устройстве-прототипе (поскольку в последнем питание задающего генератора не отключаетс в интервале времени О-ti); аналогично интер10 вал времени t3-t4 соответствует второму полупериоду работы задающего генератора .If we neglect the value of the supply voltage of the master oscillator 1 in the time interval O-ti. then we can assume approximately that the time interval ti-t2 5 corresponds to the first half-period of operation of the master oscillator in the prototype device (since in the latter the power of the master oscillator is not turned off in the time interval O-ti); similarly, the inter10 time shaft t3-t4 corresponds to the second half-period of operation of the master oscillator.

Таким образом, начало каждого полупериода работы задающего генератора уста15 навливаетс в тот момент времени (моменты времени ti и ta), когда величина тока намагничивани выходного трансформатора инвертора равна 0, т.е. симметрирование работы выходного трансформатораThus, the beginning of each half-period of operation of the master oscillator is set at that moment of time (times ti and ta), when the magnetisation current of the output transformer of the inverter is 0, i.e. balancing the work of the output transformer

0 инвертора равна 0, т.е. симметрирование работы выходного трансформатора выполн етс , в отличие от прототипа, не в конце полупериода, когда уже поздно, а в начале каждого полупериода работы инвертора, за0 inverter equals 0, i.e. balancing the operation of the output transformer is performed, unlike the prototype, not at the end of the half period, when it is already late, but at the beginning of each half period of the inverter,

5 счет чего полностью исключено одностороннее насыщение сердечника выходного трансформаторы.5, the one-sided saturation of the core of the output transformer is completely excluded.

Благодар этому повышена надежность работы двухтактного инвертора.Due to this, the reliability of the two-stroke inverter is improved.

00

Claims

A two-stroke inverter comprising a master oscillator with a switching transformer, each secondary winding

5 of which is connected to the control circuit of the corresponding power transistor, two of which are connected by emitters to the first input terminal of the inverter and collectors to the extreme terminals of the primary winding of the output transformer,

0 a transistor, a resistor and two diodes, characterized in that. that, in order to increase reliability by eliminating one-sided saturation of the output transformer core, an additional transistor emitter is connected to the first input terminal of the inverter, the collector through the supply circuit of the master oscillator with the second input terminal of the inverter, and the base through diodes with the extreme outputs of the primary

0 winding of the output transformer and through a resistor with the second input terminal of the inverter, with each diode connected in the direction of conduction of the current, blocking the additional transistor.

/

flte /