Данный инвертор обеспечивает форму кривой выходного напряжения очень близкой к синусоиде и с минимальными значениями высших гармоник, не требующих фильтров.

На рисунке 4.6 представлена схема многоступенчатого транзисторного инвертора при последовательном соединении источников постоянного напряжения, а на рисунке 4.7 представлена диаграмма выходного напряжения.

Многоступенчатый транзисторный инвертор содержит мостовую схему ин­вертора 1, содержащий 4 транзистора и n-1 полумостовых схем инвер­тора 2, каждая из которых состоит из двух транзисторных ключей и все они подключены к n источникам постоянного напряжения 3. К выходу многосту­пенчатого инвертора подключена общая нагрузка Rн.

Многоступенчатый транзисторный инвертор работает следующим образом. Мостовая схема ин­вертора 1, образованного транзисторами T1, T2, T3 и T4 (рисунок 4.6) подключена к первому источнику напряжения Е1. В момент вре­мени t1 (рисунок 4.7) открывается транзисторы T1 и T4 и постоянный ток от источника напряжения Е1 будет про­текать через транзисторы T1, нагрузку Rн и T4 (направление постоянного тока через транзисторы и нагрузку показаны сплошными стрелками). Через некото­рое время t2 открывается транзистор T6 и постоянный ток от второго источ­ника постоянного напряжения Е2 будет протекать через транзисторы T1, на­грузку Rн и T6, образуя вторую ступень напряжения на нагрузке. Для форми­рования ступенчатого напряжения на нагрузке в момент времени t3 (рисунок 4.4) от­крывается транзистор T8 и постоянный ток от источника Е3 будет протекать через транзисторы T1, нагрузку Rн и T8 . Для подключения Еn источника посто­янного напряжения в момент времени tn открывается транзистор T 2n и посто­янный ток будет протекать через транзисторы T1, нагрузку Rн и транзистор T 2n .

Далее в момент времени t2n+1 закрывается транзистор T 2n , потом в момент времени t2n+2 – T8 , в момент времени t2n+3 – T6 и в момент времени t2n+к закрыва­ются транзисторы T4 и T 1, где к – количество интервалов времени для закрытия транзисторов. Таким образом, происходит формирования положительного по­лупериода многоступенчатого напряжения на нагрузке.

Для формирования отрицательного периода многоступенчатого напряжения на нагрузке в момент времени t1 + T/2 (рисунке 4.6), T – периода многоступенчатого напряжения, открываются транзисторы T2 и T3 и постоянный ток от Е1 будет протекать через транзистор T2, через нагрузку Rн в обратном направлении и T3 (на рисунке 4.5 постоянный тока обратного направления показан пунктирной стрелкой). Через время t2 + T/2 открывается транзистор T5 и постоянный ток от второго источника Е2 будет протекать через транзи­сторы T2, нагрузку Rн и T5. В момент времени t3 + T/2 открывается транзистор T7 и постоянный ток от Е3 будет протекать через транзисторы T2, T7 и нагрузку Rн. Источник постоянного напряжения Еn будет подключен в момент времени tn + T/2 транзистором T 2n и постоянный ток будет протекать через транзисторы T1, T 2n и нагрузку Rн .

Далее в момент времени t2n+1+ T/2 закрывается транзистор T2n , а в мо­мент времени t2n+2 + T/2 – транзистор T7 , в момент времени t2n+3 + T/2 –транзистор T5 и в момент времени t2n+к + T/2 закрываются транзисторы T2 и T 3. Таким об­разом, происходит формирования отрицательного полупериода многоступенча­того напряжения на нагрузке.

Напряжение на выходе многоступенчатого транзисторного инвертора без учета падения напряжение на транзисторах будет равно напряжению на нагрузке

Uн = Е1 + Е2 + Е3 +… Еn = . (4.2)

Как видно из графика выходного напряжения (рисунок 6.6) и из последнего выражения (1) на нагрузке происходить ступенчатое суммирование всех источников напря­жения, причем форма кривой напряжения практически не отличается от сину­соиды. Это значит, что данный многоступенчатый транзисторный инвертор ра­ботает в режиме инвертора напряжения.

 

 

Рисунок 4.6 – Многоступенчатый транзисторный инвертор

 

 

Рисунок 4.7 – Многоступенчатый транзисторный инвертор