DE2838010C2

DE2838010C2 - Steuerschaltungsanordnung für einen fremdgesteuerten Schalttransistor

Info

Publication number: DE2838010C2
Application number: DE19782838010
Authority: DE
Inventors: Erich Dipl.-Ing. 8000 Muenchen Ganzer; Gerhard Ing.(grad.) 8034 Germering Stolz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-08-31
Filing date: 1978-08-31
Publication date: 1983-06-16
Also published as: DE2838010A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerschaltungsanordnung für einen fremdgesteuerten Schalttransistor so mit zwei parallel an die Basis-Emitter-Strecke des Schalttransistors angeschlossenen Steuerstromzweigen, von denen der erste den Schalttransistor leitend steuert und während der Stromflußzeit des Schalttransistors wirksam ist und der zweite den Schalttransistor sperrt und während der Sperrzeit des Schalttransistors wirksam ist, und mit einem Stromwandler, dessen Primärwicklung in den Kollektor-Emitterkreis eingeschaltet ist und dessen zwei Sekundärwicklungen in Reihe mit je einem von zwei von einer Steuerschaltung gleichzeitig und jeweils abwechselnd entgegengesetzt angesteuerten Steuertransistoren in den beiden Steuerstromzweigen liegen, wobei der im ersten Steuerstromzweig liegende erste Steuertransistor bei leitendem Schalttransistor und der im zweiten Steuerstromzweig liegende zweite Steuertransistor bei gesperrtem Schalttransistor leitend gesteuert ist und wobei in Reihe mit dem ersten Steuertransistor und der ersten Sekundärwicklung des Stromwandlers an diese Sekundärwicklung ein für den Steuerstrom im ersten Steuerstromzweig in Durchlaßrichtung gepolter Gleichrichter angeschlossen ist

Eine derartige Schaltung, bei der der Schalttransistor zur Leistungserspamis über einen Rückkoppelstromwandler angesteuert wird, ist durch die DE-AS 20 40 793 bekannt. Der übersetzte Emitterstrom des Leistungsschalttransistors wird von den zwei Steuertransistoren abwechselnd über je eine Sekundärwicklung entweder in Durchlaß- oder in Sperrichtung über die Basis-Emitterstrecke des Leistungsschalttransistors geleitet Zum Einleiten der Durchsteuerung und des Sperrens des Leistungsschalttransistors sind zwei Hilfsspannungsquellen vorgesehen.

Ausgehend von der Steuerschaltung nach der DE-AS 20 40 793 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Durchsteuerung und das Sperren des Schalttransistors mit einfachen Mitteln zu erreichen und eine Herabsetzung der Einschaltverluste zu erzielen.

Diese Aufgabe wird in der Weise gelöst, daß parallel zur Reihenschaltung aus der ersten Sekundärwicklung des Stromwandlers mit parallel geschaltetem Dämpfungswiderstand und aus dem Gleichrichter die Reihenschaltung aus einem Kondensator und einem ohmschen Wideretand geschaltet ist und daß in den zweiten Steuerstromzweig in Reihe :nit der zweiten Sekundärwicklung des Stromwandlers und mit dem zweiten Steuertransistor die Parallelschaltung einer Drossel und eines Widerstands geschaltet ist

Bei der erfindungsgemäßen Schaltung wird also ein erhöhter Anfangsbasisstrom im Schalttransistor beim Einschalten von einem Kondensator geliefert der während des Sperrvorgangs durch einen Teil des übersetzten Emitterstromes geladen wird. Die Stromaufteilung ist durch die Induktivität im Basissperrstromkreis gegeben. Die Schaltung vermindert die Beanspruchung der Steuertransistoren beim Umschalten. Die Spannung am genannten Kondensator bleibt nämlich unterhalb der Sperrspannung kltiner und schneller Steuertransistoren. Außerdem werden die Umschalt-, insbesondere die Einschaltverluste des Schalttransistors durch eine Verminderung der Stromanstiegszeit in diesem erheblich reduziert.

In vorteilhafter Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes ist vorgesehen, daß mit der zweiten Sekundärwicklung ein in Durchlaßrichtung für den Steuerstrom des zweiten Steuerstromzweiges gepolter Gleichrichter in Reihe geschaltet ist

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

In der Figur ist ein Eintakt-Durchflußumrichter dargestellt. Die erfindungsgemäße Schaltung ist jedoch nicht auf solche Umrichter begrenzt, sondern sowohl für Durchfluß- als auch für Sperrumrichter anwendbar.

Eingang und Ausgang des Umrichters sind mittels eines Transformators Tr galvanisch getrennt. Auf der Sekundärseite sind ein Gleichrichter DA im Längszweig, eine Gleichrichterdiode D3 im Querzweig, eine Drossel Dr 3 im Längszweig sowie ein Kondensator C 3 im Querzweig und der Lastwiderstand Rb angeschaltet. Der Transformator Tr mit der sekundären Gleichrichter- und Siebschaltung wird vom Leistungsschalttransistor Ts 1, im folgenden kurz mit Schalttransistor bezeichnet, periodisch an den Speicherkondensator Ci im Primärkreis des Transformators Tr und die Eingangsspannungsquelle U_e geschaltet. Im Kollektor-

Emitterkreis des SchaJttransistors 7s 1 ist die Primärwicklung Nw t eines Stromwandlers W (Rückkoppelstromwandler) eingeschaltet, der den Emitterstrom des Schalttransistors Ts 1 übersetzt. Der Stromwandler W besitzt zwei Sekundärwicklungen Nw2 und Νψι, Parallel zur ersten Sekundärwicklung Nw2 liegt der Dämpfungswiderstand R1 und in Reihe mit dieser Parallelschaltung eine Gleichrichterdiode D1, über die die erste Sekundärwicklung Nw2 an den Kollektor des einen von zwei Steuertransistoren TsI, Ts3 angeschaltet ist Der Emitter dieses einen Steuertransistors 7s 2 vom npn-Typ ist mit dem Emitter des anderen Steuertransistors Ts3 vom pnp-Typ verbunden. Der Kollektor des zweiten Steuertransistors Ts3 ist über eine Drossel DrI und eine in Reihe liegende Gleichrichterdiode D 2 an die zweite Sekundärwicklung Mv₃ des Stromwandlers ^angeschlossen. Die Basis des einen Steuertransistors Ts 2 ist über einen Widerstand R 5, die Basis des zweiten Steuertransistors Ts 3 direkt mit einem Ausgang einer Steuer- und Regelschaltung 1 verbunden, von der ihnen ein Steuerstrom is, mit dem in der Figur dargestellten rechteckförmigen Verlauf zugeführt wird. Der gemeinsame Emitteranschluß der Steuertransistoren Ts 2 und Ts 3 ist mit der Basis des Schalttransistors TsI verbunden. Ferner ist von der Steuer- und Regelschaltung 1 eine Verbindung zum Emitter des Schalttransistors TsI und über einen Widerstand R 2 zu dessen Basis vorgesehen.

Bei diesem Aufbau arbeitet die beschriebene Schaltung in der Weise, daß der eine Steuertransiitor Ts 2 während der Einschaltzeit den von der Primärwicklung Nw\ auf die eine Sekundärwicklung Nw2 übersetzten Emitterstrom der Basis des Schalttransistors TsI zuführt Zum Sperren des Schalttransistors Ts 1 wird der zweite Steuertransistor Ts 3 statt dem Steuertransistör Ts 2 leitend. Der von der Primärwicklung Nw \ auf die zweite Sekundärwicklung Nw3 übersetzte Emitterstrom wird in Sperrichtung an die Basis-Emitterstrecke des Schalttransistors 7s 1 geführt bis dieser stromlos ist.

Bei der vorstehend beschriebenen Schaltung ist zusätzlich eine zur Reihenschaltung der ersten Wandler-Sekundärwicklung Nwi und des Gleichrichters D1 parallel geschaltete Reihenschaltung eines Kondensators Cl mit einem Widerstand R 3 vorgesehen. Ferner ist die Induktivität DrI im Kreis der zweiten Wandler-Sekundärwicklung N\yi durch einen Parallelwiderstand R4 ergänzt

Damit ergibt sich für die Schaltung folgende Funktionsweise: Schaltet die Steuer- und Regelschaltung 1 den Steuerstrom is, auf Sperrichtung, wird der Steuertransistor Ts3 leitend, der Steuertransistor Ts2 gesperrt Die Drossel DrI im Kreis der zweiten Sekundärwicklung Nw3 verhindert ein plötzliches Obergehen des übersetzten Emitterstromes von der ersten Sekundärwicklung Nw2 auf die zweite Sekundärwicklung N_W3- Der nun zeitlich abnehmende Stroai in der ersten Sekundärwicklung Nw2 wird nicht in Verlustwärme umgesetzt, sondern lädt den parallel liegenden Kondensator C2 auf. Seine Ladung bleibt nach dem Stromübergang auf die zweite Sekundärwicklung N\v3 erhalten, da der Gleichrichter D1 und der gesperrte S'euertransistor Ts 2 im Kreis der ersten Sekundärwicklung Nw2 die Entladung verhindern. Der langsame Anstieg des sperrenden Basisstromes über den zweiten Steuertransistor Ts 3 erleichtert das Sperren des Schalttransistors Ts 1. Y^.nn kein Emitterstrom mehr Fließt föhn auch die zweite .vekundärwick-Iung Nw3 keinen Strom. Der Strom in der Drossel Dr 1 fließt dann über den Parallelwiderstand R 4 weiter und nimmt ab.

Schaltet die Steuer- und Regelschaltung 1 den Steuerstrom is, auf Durchlaßrichtung, wird der bereits kollektorstromlos zweite Steuertransistor Ts 3 gesperrt und der erste Steuertransistor Ts 2 leitend. Nun entlädt sich der Kondensator C2 über den in Reihe liegenden Begrenzungswiderstand A3, den ersten Steuertransistor Ts 2 und die Basis-Emitterstrecke des Schaluransistors TsI. Dieser relativ hohe Basisstrom läßt den Emitterstrom des Schalttransistors Ts 1 schnell ansieigen und damit die Rückkopplung über den Stromwandler Wschneller einsetzen. Da das Stromumschalten vom ersten Steuertransistor Ts 2 auf den zweiten Steuertransistor Ts3 nicht plötzlich erfolgen kann, wird der übersetzte Emitterstrom schon während dieses Vorganges soweit notwendig und ohne nennenswerten Spannungsanstieg von dem Kondensator C2 übernommer». Der zur Sekundärwicklung Nw2 des Stromwandlers W parallelliegende Widerstand R1 dient der Dämpfung parasitärer Schwingungen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Steuerschaltungsanordnung für einen fremdgesteuerten Schalttransistor mit zwei parallel an die Basis-Emitter-Strecke des Schalttransistors angeschlossenen Steuerstromzweigen, von denen der erste den Schalttransistor leitend steuert und während der Stromflußzeit des Schalttransistors wirksam ist und der zweite den Schalttransistor sperrt und während der Sperrzeit des Schalttransistors wirksam ist, und mit einem Stromwandler, dessen Primärwicklung in den Kollektor-Emitterkreis eingeschaltet ist und dessen zwei Sekundärwicklungen in Reihe mit je einem von zwei von einer Steuerschaltung gleichzeitig und jeweils abwechselnd entgegengesetzt angesteuerten Steuertransistoren in den beiden Steuerstromzweigen liegen, wobei der im ersten Steuerstromzweig liegende erste Steuertransistor bei leitendem Schalttransistor und der im zweiten Steuerstromzweig liegende zweite Steuertransistor bei gesperrtem Schalttransistor leitend gesteuert ist und wobei in Reihe mit dem ersten Steuertransistor und der ersten Sekundärwicklung des Stromwandlers an diese Sekundärwicklung ein für den Steuerstrom im ersten Steuerstromzweig in Durchlaßrichtung gepolter Gleichrichter angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Reihenschaltung aus der ersten Sekundärwicklung (Nw2) des Stromwandlers (W) mit parallel geschaltetem Dämpfungswiderstand (R 1) und aus dem Gleichrichter (D J) die Reihenschaltung aus einem Kondensator (C 2) ucd einem ohmschen Widerstand (R 3) geschaltet ist <ind daß in den zweiten Steuerstromzweig in Reihe mi' der zweiten Sekundärwicklung (Nvn) des Stromwandlers und mit dem zweiten Steuertransistor (Ts 3) die Parallelschaltung einer Drossel (DrV) und eines Widerstands (RA) geschaltet ist.

2. Steuerschaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der zweiter. Sekundärwicklung ein in Durchlaßrichtung für den Steuerstrom des zweiten Steuerstromzweiges gopolter Gleichrichter (D 2) in Reihe geschaltet ist.

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