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 R_н.

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 R_н 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 R_н 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 R_н и T₈ . Для подключения Е_n источника посто­янного напряжения в момент времени t_n открывается транзистор T _2n и посто­янный ток будет протекать через транзисторы T₁, нагрузку R_н и транзистор T _2n .

Далее в момент времени t_2n+1 закрывается транзистор T _2n , потом в момент времени t_2n+2 – T₈ , в момент времени t_2n+3 – T₆ и в момент времени t_2n+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 R_н 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 R_н и T₅. В момент времени t₃ + T/2 открывается транзистор T₇ и постоянный ток от Е₃ будет протекать через транзисторы T₂, T₇ и нагрузку R_н. Источник постоянного напряжения Е_n будет подключен в момент времени t_n + T/2 транзистором T _2n и постоянный ток будет протекать через транзисторы T₁, T _2n и нагрузку R_н .

Далее в момент времени t_2n+1+ T/2 закрывается транзистор T_2n , а в мо­мент времени t_2n+2 + T/2 – транзистор T₇ , в момент времени t_2n+3 + T/2 –транзистор T₅ и в момент времени t_2n+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

U_н = Е₁ + Е₂ + Е₃ +… Е_n = . (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