DE3028054C2 - Treiberschaltung für einen Transistor - Google Patents
Treiberschaltung für einen TransistorInfo
- Publication number
- DE3028054C2 DE3028054C2 DE19803028054 DE3028054A DE3028054C2 DE 3028054 C2 DE3028054 C2 DE 3028054C2 DE 19803028054 DE19803028054 DE 19803028054 DE 3028054 A DE3028054 A DE 3028054A DE 3028054 C2 DE3028054 C2 DE 3028054C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- transistor
- voltage
- emitter
- current
- collector
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
- H03K17/60—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being bipolar transistors
Landscapes
- Electronic Switches (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
Description
15
Die Erfindung bezieht sich auf eine Treiberschaltung für einen Schalttransistor in Emitterschaltung und findet w
bevorzugt Anwendung bei Transistor-Wechselrichtern von mittlerer Leistung und Basisströmen bis zu ca. 15
Ampere.
Ein Transistor benötigt tinen positiven Basisstrom,
um durchschalten zu können. Der ''asisstrom muß auf
den Kollektorstrom abgestimmt sein, damit sich günstige Transistorparameter einstellen und ein optimales Ein- und Ausschalten des Transistors gewährleistet
ist.
Da der benötigte Basisstrom vom Stromverstärkungsverhältnis im jeweiligen Arbeitspunkt abhängt, ist
eine Basisstromregelung entwickelt worden, die unter der Bezeichnung »Baker-CIamping« im englischen
Sprachraum bekannt ist. Bei dieser Klemmschaltung liegt die Basis des Transistors über zwei in Serie
geschaltete Dioden an einer ersten Klemme einer Stromquelle. Die erste Klemme der Stromquelle ist
ferner über eine dritte Diode mit dem Kollektor des Transistors verbunden, während die zweite Klemme der
Stromquelle am Emitter des Transistors liegt. Über die zwei in Serie geschalteten Dioden fließt nur soviel
Basisstrom, wie im Arbeitspunkt benötigt wird. Die Kollektor-Emitter-Spannung am transistor ist um die
Flußspannung einer Diode (ca. 0,6 bis 1 Volt) höher als die Basis-Emitter-Spannung. Der Rest des von der
Stromquelle angebotenen Stromes fließt über die dritte Diode in den Kollektor des Transistors. Der Transistor
arbeitet im nicht gesättigten Zustand, wodurch die Speicherzeit und die Fallzeit des Kollektorstromes beim
Ausschalten klein bleiben. bo
Nachteilig bei dieser bekannten Schaltung ist die höhere Verlustleistung, die durch die um die Flußspannung einer Diode höhere Kollektor-Emitter-Spannung
entsteht. Der Transistor hat im Mittel etwa die doppelte Verlustleistung gegenüber dem gesättigten Zustand. b5
Der Baker-Clamping-Schaltung haften als Nachteile
also die Erhöhung der Verlustleistung des Transistors und eine hohe Eingangsleistung im Treiber an; denn der
Ausgangsstrom der Stromquelle hat unabhängig vom Augenblickswert des Basisstromes stets die Größe der
maximalen Basisstromamplitude. Die Treiberaufnahmeleistung
hat aus diesem Gr-ynd einen hohen konstanten Wert.
Die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Treiberschaltung zur Basisstromregelung eines Schalttransistors anzugeben, die den Transistor gerade soweit
sättigt, daß der Basisstram unabhängig vom Kc'lektorstrom einen konstanten niedrigen Wert hat, wobei
lediglich eine minimal mögliche Treiberleistung benötigt werden soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß eine Meßeinrichtung die Kollektor-Emitter-Spannung des Schalttransistors erfaßt und einem Summenpunkt zuleitet, wobei dem Summenpunkt ferner ein
Sollwert der Kollektor-Emitter-Spannung mit negativem Vorzeichen eingangsseitig eingebbar und er
ausgangsseitig mit einem Komparator mit asymmetrischer Hysterese beschaltet ist, daß einem UND-Glied
eingangsseitig eine Zündsignalspannung sowie das Ausgangssignal des Komparators anliegen und es
ausgangsseitig einen der Basis des Transistors vorgeschalteten elektronischen Schalter ansteuert und daß
der elektronische Schalter über eine aus einer Drossel
und einer Freilaufdiode bestehenden Parallelschaltung mit einer SpannungKjuelle verbunden ist, wobei die
Spannungsquelle mit ihrem v/eiteren Anschluß am Emitter des Transistors Hegt
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile liegen
insbesondere darin, daß durch die Minimierung der Verlustleistung beim Ansteuern des Leistungstransistors ähnlich günstige Verlustleistungswerte wie bei
Thyristoren erreicht werden und dadurch die zur Abführung der Verlustleistung notwendigen Kühlkörper verkleinert werden können. Der zur Sättigung des
Transistors notwendige Basisstrom wird nahezu verlustfrei angepaßt. Desweiteren kann die Kollektor-Emitter-Spannung des Transistors gezielt und vorteilhaft auf
Werte nahe der Sättigung eingesteht werden. Weitere Vorteile sind aus der nachfolgenden Beschreibung
ersichtlich.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert.
Es zeigt
F i g. 1 die erfindungsgemäße Treiberschaltung für einen Schalttransistor,
F i g. 3 Basisstroru Kollektorstrom sowie Kollektor-Emitterspannungen während der Transistor-Ansteuerung für einen realen Transistor.
In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Treiberschaltung
für einen Schalttransistor dargestellt. Die zwischen Kollektor und Emitter eines Schalttransistors abfallende
Kollektor-Emitter-Spannung Uce,« wird einer UcE-Meüeinrichtung 2 zugeführt. Der der Meßeinrichtung 2
ausgangsseitig entnehmbare Istwert der Kollektor-Emitter-Spannung UcEnt wird mit positivem Vorzeichen
einem Summenpunkt 3 zugeführt. Dem Summenpunkt 3 liegt ferner mit negativem Vorzeichen der Sollwert der
Köllektör-Emitter-Spannung Uct'v» an. Das Ausgangssignal AU- Ucem- UcEnw des Summenpunktes 3 wird
einem Komparator mit asymmetrischer Hysterese 4 zugeleitet.
Die Basis des Transistors 1 liegt über einem elektronischen Schalter 5 und einer Drossel 6 mit
parallelgeschalteter Freilaufdiodc 7 an einer Spannungsquelle 8 an. Die Spannungsquellc 8 ist mit ihrem
weiteren Anschluß mit dem Emitter des Transistors t verbunden. Die von der Spannungsquelle 8 abgegebene
Spannung ist mit U0, der durch die Drossel 6 fließende
Strom ist mit //.. der in die Basis des Transistors 1
fließende Strom ist mit Iu, die Spannung zwischen Basis und Emitter des Transistors 1 ist mit Übe, und der in den
Kollektor des Transistors 1 fließende Strom ist mit Ic bezeichnet
Der elektronische Schalter 5 wird von einem logischen UND-Glied angesteuert. Dem UND-Glied 9
liegen an seinem ß-Eingang das Ausgangssignal Ua des
Komparators 4 sowie an seinem /4-Eingang eine Zündsignalspannung Uz für den Transistor an.
Nachfolgend wird die Funktionsweise der Treiberschaltung beschrieben. Es ist davon auszugehen, daß die
Spannung Uce im Είη-Zustand des Transistors auf einen
konstanten Wert geregelt werden soll. Dieser konstante Wert soll nahe der Sättigungsspannung des Transistors
liegen.
Im Summenpunkt 3 wird die Differenz AU aus dem
Wert Ucek>\\ und dem Wert UCEat gebildet. Sinkt der
Istwert L/cEisi unter den Sollwert Uce«a\ ab, d. h. wird
AU<0, so kippt das Ausgangssignal UA des Komparators
4 vom Zustand »1« in den Zustand »0<», wie in Fi g. 2 dargestellt ist. Wenn die Differenz AU größer als
die Hysteresebreite Uh des Komparators 4 wird, so
kippt das Ausgangssignal UA des Komparators 4 wieder
vom Zustand »0« in den Zustand »1«.
Der elektronische Schalter 5 wird geschlossen, wenn auf beiden Eingängen A und ßdes UND-Gliedes 9 ein jo
Signal mit dem Zustand »1« anliegt Die Zündsignalspannung Uz weist dabei den Zustand »1« auf, wenn die
Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 1 durchgeschaltet werden soll.
Vor dem Schließen des Schalters 5 fließt in der Drossel der Entmagnetisierungsstrom Iu der durch die
Diode 7 abgeleitet wird. Nach Schließen des Schalters zum Zeitpunkt t\ (siehe F i g. 3) fließt ein Strom Ig von
der Stromquelle 8 über die Drossel 6, den Schalter 5 und die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 1. Getrieben
von der Differenz zwischen der Spannung Ub der Spannungsquelle 8 und der Spannung Übe steigt der
Basisstrom /ein der Drossel und dem Transistor 1 an.
Der Transistor wird leitend, d. h. ein Kollektor-Strom Ic beginnt zu fließen und steigt an. Die Kollektor-Emitter-Spannung
Uce«, fällt auf ihre Durchlaßspannung im Ein-Zustand ab. Ist der Basisstrom Ig in der Amplitude
so groß, daß die Kollektor-Emitter-Spannung Ucem
unter den eingestellten Sollwert UcesoW sinkt, kippt zum
Zeitpunkt /2 (siehe F i g. 3) das Ausgangssignal Ua des »0 Komparators 4 vorn Zustand »1« in den Zustand »0«
und der Schalter 5 wird geöffnet. Der Basisstrom h wird durch den Schalter 5 ausgeschaltet und kommutiert vom
Schalter 5 auf die Diode 7.
Die Kollektor-Emitter-Spannung Uce\« steigt nach
dem Abschalten des Basisstromes Ig je nach Sättigungszustand
der Transistors 1 mehr oder weniger schnell an.
Überschreitet Uce zum Zeitpunkt h den Sollwert
Uceww plus eingestellter Hysteresespannung UH des
Komparators 4, so kippt das Ausgangssignal UA des
Komparators 4 wieder vom Zustand »0« in den Zustand »1« und schaltet über den Schalter 5 den Basisstrom h
erneut ein. Der Basisstrom Ib steigt an bis die Spannung Uce\u ihren Sollwert Ucesow zum Zeitpunkt u unterschreitet
und der Schalter 5 geöffnet wird. Die für den Zeitraum t\ < t< h beschriebenen Vorgänge wiederholen
sich in den weiteren, in der Fig.3 dargestellten
Zeiträumen U<t< /13.
Der Basisstrom Ib besteht folglich aus einzelnen
Stromimpulsen unterschiedlicher Breite und zeitlichem Abstand, d. h. aus amplituden- und frequenzmodulierten
Strompulsen.
In der Zeit, in der der Basisstrom Ib eingeschaltet
wird, steigt er während jedes Stromimpulses an, getrieben durch die Differenzspann^iig zwischen der
Spannung Ug der Spannungsquelle 8 u;.d der Basis-Emitter-Spannung
Ub& Wenn der Entmagnetisierungsstrom Il in den Zeiträumen zwischen zwei Stromimpulsen
über die Diode 7 abgeleitet wird, sinkt er mit zunehmender Entmagnetisierung der Drosselspule 6 ab.
Zum Zeitpunkt tu wird die im Zeitraum U <
t< tu am UND-Glied 9 anstehende Zündsignalspannung Uz abgeschaltet. Dadurch wird der Schalter 5 durch das
UND-Glied 9 geöffnet und damit der Basisstrom /s abgeschaltet. Die Spannung Uceüi steigt steil an und der
im Zeitraum ti < t< tu stetig angestiegene Kollektorstrom
/cfälltauf den Wert 0 ab.
Der Vorteil der beschriebenen Schaltung liegt darin, daß der Basisstrom Ib getaktet wird. Durch die als
Speiseinduktivität dienende Drossel 6 wird eine nahezu verlustfreie Anpassung an den benötigten Basisstrom IB
erreicht und die Spannungsquelle 8 wird nur soviel belastet wie unbedingt zur Sättigung des Transistors
notwendig.
Die Spannung UBder Spannungsquelle 8 kann in ihrer
Höhe variabel bzw. muß nicht konstant sein. Die oben beschriebene Schaltungsanordnung regelt automatisch
den benötigten Basisstrom /s unabhängig von der Spannung Ugder Spannungsquelle 8.
Ein weiterer Vorteil ist die gezielte Einstellbarkeit der Kollektor-Emitter-Spannung Uce„\ im Ein-Zustand des
Transistors 1. Durch die direkte Regelung von Uce\%\
wird die Parameterabhängigkeit von Stromverstärkung, Temperatur, Kollektorstrom /cund Basis-Emitter-Spannung
Übe umgangen. Eine Regelung von Uce\« auf
Werte nahe der Sättigungsspannung des Transistors is' deswegen sinnvoll, da in diesem Bereich die geringsten
Durch! ißverluste im Transistor auftreten.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Treiberschaltung für einen Schalttransistor in Emitter-Schaltung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßeinrichtung (2) die KoIIektor-Emitter-Spannung {Uceia) des Schalttransistors (1) erfaßt und einem Summenpunkt (3) zuleitet, wobei dem Summenpunkt (3) ferner ein Sollwert der Kollektor-Emitter-Spannung [UcEtM) mit negativem Vorzeichen eingangsseitig eingebbar und er ausgangssei tig mit einem Komparator mit asymmetrischer Hysterese (4) beschaltet ist, daß einem UND-Glied (9) eingangsseitig eine Zündsignalspannung (Uz) sowie das Ausgangssignal (Ua) des Komparators (4) anliegen und es ausgangsseitig einen der Basis des Transistors (1) vorgeschalteten, elektronischen Schalter (5) ansteuert und daß der elektronische Schalter (5) über eine aus einer Drossel (6) i.-nd einer Freilaufdiode (7) bestehenden Parallelschaltung mit einer Spannungsquelle (8) verbunden ist, wobei die Spannungsquelle (8) mit ihrem weiteren Anschluß am Emitter des Transistors (1) liegt.10
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19803028054 DE3028054C2 (de) | 1980-07-24 | 1980-07-24 | Treiberschaltung für einen Transistor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19803028054 DE3028054C2 (de) | 1980-07-24 | 1980-07-24 | Treiberschaltung für einen Transistor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3028054A1 DE3028054A1 (de) | 1982-02-25 |
DE3028054C2 true DE3028054C2 (de) | 1983-06-30 |
Family
ID=6108006
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19803028054 Expired DE3028054C2 (de) | 1980-07-24 | 1980-07-24 | Treiberschaltung für einen Transistor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3028054C2 (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3522429A1 (de) * | 1985-06-22 | 1987-01-02 | Bosch Gmbh Robert | Schaltungsanordnung fuer die treiberschaltung von hochvolt-leistungstransistoren |
DE20104214U1 (de) | 2001-03-09 | 2001-05-31 | Niggemeyer, Jörg, Dipl.-Phys., 21244 Buchholz | Schaltung zur Verringerung von Überschneidungsströmen |
-
1980
- 1980-07-24 DE DE19803028054 patent/DE3028054C2/de not_active Expired
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
NICHTS-ERMITTELT |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3028054A1 (de) | 1982-02-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0665634B1 (de) | Schaltungsanordnung mit einem Feldeffekttransistor | |
EP0108283B1 (de) | Elektronischer Schalter | |
DE69518049T2 (de) | Schutzschaltung zum Schutz einer Last vor zu hoher Eingangsspannung | |
EP0639308B1 (de) | Schaltungsanordnung zum ansteuern eines mos-feldeffekttransistors | |
DE10306809A1 (de) | Betrieb einer Halbbrücke, insbesondere einer Feldeffekttransistor-Halbbrücke | |
DE19732828A1 (de) | Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines Leuchtdioden-Arrays | |
DE102016224706A1 (de) | Gate-Antriebsschaltung für Halbleiterschaltgeräte | |
EP0291803A2 (de) | Schaltungsanordnung zur getakteten Ansteuerung von Halbleiterschaltern | |
EP0902537A2 (de) | Schaltungsanordnung zur Begrenzung von Überspannungen bei Leistungshalbleitern | |
EP1463189A1 (de) | Hilfsspannungsquelle für einen spannungsseitigen NMOS-Transistor | |
EP0570821B1 (de) | Aktives Freilaufelement | |
DE3028054C2 (de) | Treiberschaltung für einen Transistor | |
EP0524425B1 (de) | Schaltungsanordnung zur Einschaltstrombegrenzung und zum Überspannungsschutz bei getakteten Stromversorgungsgeräten | |
DE102016210798B3 (de) | Leistungshalbleiterschaltung | |
DE102019104691A1 (de) | Diodenschaltung | |
EP0373240A1 (de) | Selbstregelnde Treiberschaltung mit Sättigungsgradregelung für den Basisstrom eines Leistungstransistors | |
DE3645008C2 (de) | ||
EP0402367B1 (de) | Aktives filter | |
DE2547352A1 (de) | Stabilisiertes stromversorgungsgeraet | |
DE3240352A1 (de) | Elektronische schaltvorrichtung | |
DE3215009C2 (de) | ||
EP0576702B1 (de) | Getakteter Umrichter mit Strombegrenzung | |
DE3100597C2 (de) | ||
DE2010384C3 (de) | Konstantstromquelle | |
DE2820822C2 (de) | Ansteuerschaltung für einen schnellen Leistungstransistor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: BBC BROWN BOVERI AG, 6800 MANNHEIM, DE |
|
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: ASEA BROWN BOVERI AG, 6800 MANNHEIM, DE |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |