DE3040365A1 - Steuerschaltung zum schnellen schalten eines steuerbaren halbleiters - Google Patents

Steuerschaltung zum schnellen schalten eines steuerbaren halbleiters

Info

Publication number
DE3040365A1
DE3040365A1 DE19803040365 DE3040365A DE3040365A1 DE 3040365 A1 DE3040365 A1 DE 3040365A1 DE 19803040365 DE19803040365 DE 19803040365 DE 3040365 A DE3040365 A DE 3040365A DE 3040365 A1 DE3040365 A1 DE 3040365A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
current
control signal
base
transistor
circuit
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.)
Granted
Application number
DE19803040365
Other languages
English (en)
Other versions
DE3040365C2 (de
Inventor
Herbert 7913 Senden Schmidl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Telefunken Systemtechnik AG
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Licentia Patent Verwaltungs GmbH filed Critical Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority to DE19803040365 priority Critical patent/DE3040365A1/de
Publication of DE3040365A1 publication Critical patent/DE3040365A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3040365C2 publication Critical patent/DE3040365C2/de
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/04Modifications for accelerating switching
    • H03K17/042Modifications for accelerating switching by feedback from the output circuit to the control circuit
    • H03K17/0422Anti-saturation measures
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/04Modifications for accelerating switching
    • H03K17/042Modifications for accelerating switching by feedback from the output circuit to the control circuit
    • H03K17/0424Modifications for accelerating switching by feedback from the output circuit to the control circuit by the use of a transformer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

  • Steuerschaltung zum schnellen Schalten eines steuerbaren
  • Halbleiters Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung nach dem Obe begriff des Patentanspruches 1.
  • Zur Erzeugung stabilisierter Spannungen aus einer vorhan denen Gleichspannung (Batterie- oder gleichgerichtete Netzspannung) werden in zunehmendem Maße pulslängengeregelte Transistor-Eintakt- oder -Gegentaktwandler verwendet. Soll der Wandler in einem großen Lastbereich (Leerlauf, Voll-Last, Kurzschluß) arbeiten, so müssen die Schaltimpulse des Wandler-Leistungstransistors bei konstanter Schaltfrequenz in ihrer Länge stark variiert werden. Bei sehr kurzen Impulsen (Leerlauf oder Kurzschluß) ist dabei die Speicherzeit des Transistors sehr hinderlich. Das ist diejenige Zeit, welche der Transistor benötigt, um beim Eintreffen des Abschaltbefehles an sei ner Basis tatsächlich -u sperren, d. h. von der Stromflu! phase in die Sperrphase überzugehen.
  • Es ist bekannt (DE-AS 27 15 133 und DE-OS 29 38 122), die Speicherzeit dadurch zu verkürzen, daß der Schalttransistor mindestens am Ende jeder Stromflußphase nur mit einem soweit verminderten Basisstrom betrieben wird, daß nicht die volle Sättigung, sondern nur die sogenannte Quasisättigung erreicht wird. Zu diesem Zweck muß der Basisstrom zumindest gegen Ende der Stromflußphase auf einen Höchstwert begrenzt werden. Dies kann dadurch erreicht werden, daß in dem zur Basis führenden Steuersignalweg zwischen einem Schaltungspunkt und der Basis ein Widerstand und/oder ein in Durchlaßrichtung gepolter Halbleiterübergang (beispielsweise Diode oder Basis-Emitter-Strecker eines Transistors) geschaltet wird und außerdem von dem Schaltungspunkt ausgehend zum Kollektor des Transistors ein in Durchlaßrichtung gepoltes Ventil geschaltet ist. Über dieses Ventil fließt dann nämlich überschüssiger Basisstrom zum Kollektor ab, wenn die Kollektorspannung zu weit absinkt, wenn also der Transistor zu weit in die Sättigung gerät.
  • Aus den beiden oben genannten Druckschriften ist es außerdem bekannt, einen der Basis vorgeschalteten Widerstand durch einen Kondensator zu überbrücken, um einerseits die Durchschaltung des Transistors zu beschleunigen (weil der Kondensator während der Einschaltflanke den Widerstand kurzschließt), aber andererseits auch eine beschleunigte Ausräumung von Ladungsträgern an der Basis des Transistors am Ende der Stromflußphase (also beim Übergang zum Sperrzustand) herbeizuführen, weil dann nämlich der Kondensator während der Stromflußphase auf den Spannungsabfall am Widerstand aufgeladen ist, seine Spannung aber beim Eintreffen des Abschaltsischnell gnales für den Transistor nicht ändern kann, wegen einer verhältnismäßig langen Entladezeitkonstante bei der En ladung über den Widerstand; das Potential an der Basis wird daher beim Eintreffen des Abschaltsignals schlagartig viel stärker verändert als ohne den Kondensator.
  • Schließlich ist es aus der genannten DE-AS 27 15 133, Fig. 2, auch noch bekannt, zur beschleunigten Durchschaltung des Schalttransistors in seinem Laststromkreis die Primärwicklung eines Stromwandlers vorzusehen, dessen Sekundärstrom der Basis des Schalttransistors zugeführt wird.
  • Da die als Schalttransistor verwendbaren Leistungstransistoren eine verhältnismäßig kleine Stromverstärkung haben, wird zur Ansteuerung viel Strom benötigt. Bei den bekannten Schaltungen werden daher für die Ansteuerschaltung mehrere Transistoren oder zumindest ein leistungsstarker Transistor benötigt.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, den Stromverbrauch der Ansteuerschaltung zu verringern.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch die Steuerschaltung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Eine vorteilhafte Weiterbildung ist im Unteranspruch angegeben.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird anhand der Zeichnung beschrieben. Im Prinzip bekannt ist, daß einem Eingang 1 für die pulslängenmodulierten rechteckförmigen Steuersignale ein Transistor T1 als Stromquelie nachge schaltet ist, dem pin Schaltungspunkt 2 folgt. Von hieraus führt eine Diode 1 zur Basis eines Leistungs-Schalttransistors T2 und eine Diode G2 zum Kollektor 3. Durch die Einschaltflanke eines positiven Impulses am Eingang 1 wird die Einschaltphase des Transistors T2 dadurch eingeleitet, daß zunächst der Transistor T1 durchschaltet und damit einen Basis strom I5 für den Transistor T2 liefert.
  • nicht Damitder Transistor T2/zu stark in die Sättigung gerät, leitet die Diode G2 einen Teil des Basisstromes zum Kollektor 3 ab, so daß der Transistor T2 in der Quasisättigung bleibt.
  • Um die Stromflußphase des Transistors T2 schnell beenden zu können, ist an den Eingang 1 die Basis eines weiteren Transistors T3 angeschlossen, der zu leiten beginnt, wenn am Eingang 1 das Potential am Ende eines Einschaltimpulses absinkt. Ein Kondensator Cl, der während der Stromflunphase u. a. am Spannungsabfall an der Diode G1 aufgeladen worden ist, wird dann plötzlichmit seinem in der Zeichnung linken Belag an das Potential der Masse M gelegt, so daß das Potential an der Basis des Transistors T2 stark nach negativen Werten verschoben wird, was zu einer schnellen Ausräumung von Ladungsträgern an der Basis und damit zu einer schnellen Sperrung des Transistors T2 führt.
  • Im Prinzip ebenfalls bekannt ist ein Stromwandler W, dessen Primärwicklung im Laststrompfad des Transistors T2 liegt, welcher den Kollektorstrom Ic führt, der von einer positiven Spannungsquelle U2 durch einen Lastwiderstand Ro fließt. Der Sekundärstrom I2 des Stromwandlers wird der Basis des Transistors T2 zur Beschleunigung des Durchschaltens zugeführt.
  • Neu gegenüber dem Bekannten ist nun hauptsächlich, daß der Sekundärstrom I2 in den Steuersignalweg 1-4-2 bereits an einer Einmündung 4 fließt, die in Signalflußrichtung vor dcm Schaltllngspunkt 2 liegt, und daß dieser Strom I2 auch diejenigen widerstandsbehafteten Bauelemente G1, G4, G5 durchflient, an deren Spannungsabfall während der Stromfluß phase der Kondensator C1 aufgeladen wird. Auf diese Weise wird während der ganzen Stromflunphase der Kollektorstrom Ic mit Hilfe des Stromwandlers W in den Basiskreis des Transistors T2 transformiert. Somit ist der Basisstrom lastabhängig und proportional zum Kollektorstrom. Das Übersetzungsverhä.ltnis des Stromwanderlers W entspricht der minimalen Stromverstärkung des Transistor T2.
  • Neu gegenüber dem Bekannten ist auch ein zwischen die Stromquelle T1 und die Einmündung 4 in Reihe zu einem Widerstand R geschalteter Kondensator C. Durch ihn gelangt beim Einschalten des Transistors Tlnur ein Stromimpuls I1 zur Basis des Transistors T2 und der restliche Basisstrom wird für die Dauer der Einschaltzeit dann von der Sekundärwicklung des Stromwandlers W geliefert. Auf diese Weise, d. h. durch die gleichzeitige Anwendung des Stromwandlers W und des Kondensators C, braucht die Stromquelle T1 nur jeweils einen kurzzeitigen Einschaltstrom I zu liefern.
  • Unter dem Schaltbild sind die zeitlichen Verläufe der verschiedenen Spannungen und Ströme angegeben: Die Steuerspannung Ue am Eingang 1 hat eine Einschaltflanke zur Zeit tl und eine Ausschaltflanke zur Zeit t2. Daraus resultiert ein kurzzeitig von tl bis t3 auftretender Einschaltstrom I durch den Transistor T1 und den Kondensator C und ein last abhängiger Sekundärstrom I2 durch den Wandler W von t1 bis t4. Die Abhängigkeit dieses Stromes von der Grbe des Last widerstandes Ro ist urch eine zusätzlich ge-4:ri(-helte Li nie gekennzeichnet. nie Zeitdifferenz zwischen t4 nd t2 entspricht der Scenche-zeit des Transistors T 2. Aus der positiven Hilfsspannungsquelle U1 braucht also im wesentlichen nur die Einschaltstromspitze I1 geliefert zu werden. In vielen Anwendungsfällen kann man deshalb auf die Hilfsspannung U1 ganz verzichten, wenn die Ansteuerschaltung(T1) direkt von der Betriebsspannung U2 gespeist wird.
  • Zur Abschaltung von T2 wird T1 zum Zeitpunkt t2 gesperrt und T3 leitend geschaltet. Durch T3 fließt daher in der Zeit von t2 bis t4 ein Strom I3, der sich zusammensetzt aus dem Ausräumstrom an der Basis von T2, der über den Kondensator C1 abfließt, und dem noch bis zum Zeitpunkt t4 weiterfließendenStrom I2. Die Entladezeitkonstante des Kondensators C1 (dessen Aufladezeitkonstante durch die Stromeinspeisung über T1 kurz ist) ist so lang, daß die Basis von T2 auch während der Sperrphase negativ vorgespann 9 leibt. Bei einem Hochspannungstransistor kann der Basis eine Induktivität vorgeschaltet werden.
  • Von t3 bis t2 fließt überschüssiger Basisstrom I4 über die Diode G2 zum Kollektor 3 ab. Den resultierenden Basisstrom für den Transistor T2 zeigt dann der Verlauf des Stromes I5.
  • Wie weit der Transistor T2 in die Quasisättigung gesteuert wird während der Stromflußphasen, kann noch dadurch beeinflußt werden, daß der Anodenanschluß der Diode G2 vorverlegt wird zur Anode der Diode G5 bzw. G4, wodurch die Restspannung von T2 um eine bzw. zwei Diodenschwellspannungen erhöht werden kann.
  • Der Sekundärstromkreis des Stromwandlers W bietet noch die Möglichkeit eines Überstromschutzes für den Leistungstransistor T2. Hierzu wird an einem Widerstand R1 eine für einen Überstrom repräsentative Spannung abgegriffen und einem Schwellenschalter S zugeführt, welcher den Eingang 1 im Falle eines Überstromes kurzschlißt, und zwar für den Rest der Stromflußphase. In der darauf folgenden Impulspause (also nach der Zeit t2) wird der Schwellenschalter S wieder geöffnet, so daß beim nächsten Einschalt impuls T2 wieder durchgeschaltet werden kann. Der Schwellenschalter S kann durch eine Transistorkombination oder einen schnellen Tyristor verwirklicht werden. Ein solcher Überstromschutz ist deswegen besonders schnell und wirksam, weil er auf kurzem Weg direkt in die Ansteuerung am Eingang 1 eingreift.
  • Die Vorteile der gezeigten Schaltungsanordnung bestehen insbesondere darin, daß der Basis strom I5 immer der Last Ro angepaßt ist und nicht der Ansteuerschaltung entnommen werden muß. Der Eigenstromverbrauch der Ansteuerschaltung T1 bleibt daher sehr klein und es steigt der Wirkungsgrad und die Zuverlässigkeit der Gesamtschaltung bei kleinem Aufwand. Durch die Einführung des Sekundürstromes des Stromwandlers W in den Steuersignalweg 1-4-2 vor dem Schaltungspunkt 2 und auch vor dem Kondensator C1 ist es außerdem möglich, als Halbleiterübergang im Steuersignalweg lediglich eine Diode G1 anstelle eines stromverstärkenden Transistors zu verwenden. Es wird daher für einen solchen Transistor auch keine Hilfsspannung zur Stromversorgung benötigt.
  • Leerseite

Claims (2)

  1. Patentansprüche f Steuerschaltung zum schnellen Schalten eines steuerbaren Halbleiters mit folgenden Merkmalen: a) Im Verlauf des Steuersignalweges (1-4-2) ist der Steuerelektrode des Halbleiters (T2) ein Schaltungspunkt (2) vorgeschaltet, von dem ein Halbleiterübergang (G1) in Durchlaßrichtung zur Steuerelektrode und ein in Durchlanrichtung geschaltetes Ventil (G2) zum Kollektor (3) führt, zur Basisstrombegrenzung (I5) in der Stromflußphase; b) im Laststromkreis (Ro-3-T2) ist die Primärwicklung eines Stromwandlers (t) angeordnet, von dessen Sekundärwicklung ein Strompfad (I2) zum Steuersignalweg (1-4-2) führt, zur Unterstützung des Basisstroms (I5) zu Beginn der stromfluqphase; c) wenigstens ein im Steuersignalweg (1-4-2) angeordnetes, wide tandsbehafteftes Bauelement (G) ist durch einen Kondensator (C1) überbrückt zur beschleunigten Beendigung der Stromflußphase; gekennzeichnet durch folgende Merkmale: d) der Halbleiterübergang und das Ventil sind nichtsteuerbare Gleichrichter (G1, G2), e) die Einmündung des Strompfades (I2) liegt am oder vor dem Schaltungspunkt (2) und vor dem Kondensator (C1) im Steuersignalweg (1-4-2); f) der Strompfad (I2) ist zur Lieferung des Basisstromes (15) während der Stromflußphase auch noch nach deren Beginn und zu deren Aufrechterhaltung vorgesehen; g) zur Zuführung des Signals, welches den Beginn der Stromflußphase einleitet (Zeitpunkt tl) ist ein Kondensator (C) im Steuersignalweg (1-4-2) zum Differenzieren der Einschaltflanke (Ue zum Zeitpunkt tl) vorgesehen.
  2. 2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärkreis des Stromwandlers (W) einen Widerstand (R1) enthält, an den ein Schwellenschalter (S) angeschlossen ist, zum Kurzschließen der Steuersignale (Eingang 1) bei zu hohem Laststrom (Ic).
DE19803040365 1980-10-25 1980-10-25 Steuerschaltung zum schnellen schalten eines steuerbaren halbleiters Granted DE3040365A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19803040365 DE3040365A1 (de) 1980-10-25 1980-10-25 Steuerschaltung zum schnellen schalten eines steuerbaren halbleiters

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19803040365 DE3040365A1 (de) 1980-10-25 1980-10-25 Steuerschaltung zum schnellen schalten eines steuerbaren halbleiters

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3040365A1 true DE3040365A1 (de) 1982-05-27
DE3040365C2 DE3040365C2 (de) 1988-08-25

Family

ID=6115220

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19803040365 Granted DE3040365A1 (de) 1980-10-25 1980-10-25 Steuerschaltung zum schnellen schalten eines steuerbaren halbleiters

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE3040365A1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2579844A1 (fr) * 1985-04-02 1986-10-03 Thomson Csf Circuit de commande de base de transistor fonctionnant a frequence elevee
DE3644777A1 (de) * 1986-12-24 1988-07-07 Licentia Gmbh Ansteuerschaltung fuer transistoren in darlington-anordnung
FR2614153A1 (fr) * 1987-04-17 1988-10-21 Thomson Csf Dispositif de commande d'interrupteur a semiconducteur
EP0590716A2 (de) * 1992-10-02 1994-04-06 Koninklijke Philips Electronics N.V. Treiberschaltung für Sperrwandler mit brückenangeordneten Schalttransistoren

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2715133B2 (de) * 1977-04-05 1979-05-31 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Modulationsverstärker
DE2938122A1 (de) * 1978-09-21 1980-04-10 Exxon Research Engineering Co Transistorschaltkreis und verfahren zu dessen betrieb

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2715133B2 (de) * 1977-04-05 1979-05-31 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Modulationsverstärker
DE2938122A1 (de) * 1978-09-21 1980-04-10 Exxon Research Engineering Co Transistorschaltkreis und verfahren zu dessen betrieb

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2579844A1 (fr) * 1985-04-02 1986-10-03 Thomson Csf Circuit de commande de base de transistor fonctionnant a frequence elevee
EP0200600A1 (de) * 1985-04-02 1986-11-05 Thomson-Csf Bei hoher Frequenz arbeitende Transistorbasissteuerschaltung
DE3644777A1 (de) * 1986-12-24 1988-07-07 Licentia Gmbh Ansteuerschaltung fuer transistoren in darlington-anordnung
FR2614153A1 (fr) * 1987-04-17 1988-10-21 Thomson Csf Dispositif de commande d'interrupteur a semiconducteur
EP0590716A2 (de) * 1992-10-02 1994-04-06 Koninklijke Philips Electronics N.V. Treiberschaltung für Sperrwandler mit brückenangeordneten Schalttransistoren
EP0590716A3 (en) * 1992-10-02 1994-08-17 Koninkl Philips Electronics Nv Drive circuit for a flyback converter with switching transistors in bridge arrangement

Also Published As

Publication number Publication date
DE3040365C2 (de) 1988-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2834512C2 (de) Umformer mit ausschaltbaren Thyristoren
DE69011905T2 (de) Geschaltete Speisespannungsschaltung mit Anlaufschaltung.
DE68914757T2 (de) Geschaltete Speisespannungsschaltung.
DE2654461C2 (de) Funkenzündungssystem
EP0019813B1 (de) Elektronischer Sensor-Ein/Aus-Schalter
DE1132594B (de) Mit einer steuerbaren Vierschicht-Diode bestueckter Leistungsverstaerker
DE2639944A1 (de) Gleichspannungswandler
DE3508289C1 (de) Wechselrichter zur Speisung eines Verbrauchers mit einer induktiven Komponente
DE3222135A1 (de) Elektronisches blitzgeraet
DE4421249A1 (de) Schaltstromversorgungsgerät mit Snubber-Schaltung
DE2649937C3 (de) Schaltungsanordnung in einer Bildwiedergabeanordnung zum Erzeugen eines sägezahnförmigen Ablenkstromes durch eine Zeilenablenkspule
DE3040365C2 (de)
DE19614816C1 (de) Elektronisches Schaltnetzteil und dessen Verwendung
AT395085B (de) Stabilisierte fernseh-zeilenablenkschaltung
EP0018598B1 (de) Schaltungsanordnung zur Begrenzung des Schaltstroms in einem aus einem Durchflussstromwandler, einem Schalthalbleiter, einer Schutzinduktivität und einer Überstromabschaltung in Serienschaltung gebildeten Stromkreis
DE2250857C3 (de) Horizontalablenkschaltung für Fernsehempfänger
DE2825601C2 (de) Schaltung zum Erzeugen von Sägezahnstrom
DE69316128T2 (de) Treiberschaltung für Sperrwandler mit brückenangeordneten Schalttransistoren
EP0035710B1 (de) Gleichstromstellerschaltung
DE2952654A1 (de) Gegentakt-wechselrichter
DE2931042A1 (de) Eintakt-durchflussumrichter zur erzeugung galvanisch getrennter ausgangsgleichspannungen
DE3049020C2 (de) Regelbarer Gleichspannungswandler für Leistungsschaltnetzteile
DE2621471C3 (de) Schaltung zur Regelung der Ausgangsspannungen einer Kommutatorablenkschaltung
EP0539902A2 (de) Ausschaltentlastungsnetzwerk für einen Gleichspannungswandler
DE1788174C1 (de) Gleichspannungswandler nach dem Sperrwandlerprinzip

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: TELEFUNKEN SYSTEMTECHNIK GMBH, 7900 ULM, DE

8320 Willingness to grant licences declared (paragraph 23)
8339 Ceased/non-payment of the annual fee