DE3723169A1

DE3723169A1 - Transistor output stage, especially for an invertor

Info

Publication number: DE3723169A1
Application number: DE19873723169
Authority: DE
Inventors: Gerard Dr Rilly; Gerard Morizot
Original assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Current assignee: THOMSON ELECTROMENAGER S.A., PARIS, FR
Priority date: 1987-07-14
Filing date: 1987-07-14
Publication date: 1989-01-26

Abstract

In the case of an invertor having two transistors (T1, T2) which are connected to a DC voltage (UB) and are controlled to switch on alternately, the transistors behave in an undefined manner at the instant of switching on. This is intended to be avoided by the invention. An additional charging path from the operating voltage (UB) is created for a bias-voltage network (N1) on the base of one transistor (T1), preferably by the special connection of a balancing resistor (R2'). Especially invertors for supplying an inductive hotplate.

Description

Es sind Wechselrichter bekannt, bei denen die Reihenschal tung von zwei Transistoren an eine Betriebsgleichspannung angeschlossen ist und die Transistoren durch eine Steuer schaltung im Gegentakt abwechselnd leitend gesteuert und ge sperrt werden. Die Last liegt dabei zwischen dem Verbindungs punkt der beiden Transistoren und dem Verbindungspunkt einer an die Betriebsgleichspannung angeschlossenen Reihenschal tung von zwei Kondensatoren. Bei einer solchen Schaltung ist es bekannt, parallel zu den Transistoren und damit praktisch auch zu den Kondensatoren je einen hochohmigen Widerstand zu schalten. Diese beiden Widerstände sind notwendig, um beim Einschalten eine gleichmäßige Spannungsverteilung auf die beiden Kondensatoren und Transistoren zu gewährleisten und eine Überspannung an diesen Bauteilen zu vermeiden.Inverters are known in which the series formwork device of two transistors to a DC operating voltage is connected and the transistors through a control circuit in push-pull alternately controlled and ge be blocked. The load lies between the connection point of the two transistors and the connection point of one Series formwork connected to the DC operating voltage device of two capacitors. With such a circuit it is known to be parallel to the transistors and therefore practical also a high resistance to the capacitors switch. These two resistors are necessary in order to Turn on an even voltage distribution on the to ensure both capacitors and transistors and to avoid overvoltage on these components.

Bei einer derartigen Schaltung ist es auch bekannt, vor die Basis des Transistors jeweils ein Netzwerk aus der Parallel schaltung eines Kondensators und einer oder mehreren Dioden zu schalten. Dieses Netzwerk liefert an der Basis eine Vor spannung im Sinne einer Sperrung des Transistors, die gleich der Summe der Flußspannungen der Dioden des Netzwerkes ist. Durch ein solches Netzwerk wird die notwendige periodische Sperrung der Transistoren verbessert.In such a circuit it is also known in front of the Base of the transistor each a network from the parallel circuit of a capacitor and one or more diodes to switch. This network provides a base at the base voltage in the sense of blocking the transistor, the same is the sum of the forward voltages of the diodes of the network. Through such a network, the necessary periodic Blocking of the transistors improved.

Es hat sich gezeigt, daß eine solche Schaltung unmittelbar nach dem Einschalten ein undefiniertes Verhalten aufweist. Dies besteht darin, daß ein Transistor zunächst mehrmals zün det. Die genauen Ursachen für dieses Verhalten bei der Ein schaltung der Transistoren erschien zunächst schwer überseh bar.It has been shown that such a circuit is immediate exhibits undefined behavior after switching on. This is because a transistor initially fires several times det. The exact causes of this behavior at the one circuit of the transistors initially seemed difficult to overlook bar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Transistor- Endstufe der beschriebenen Art so auszubilden, daß das und definierte Verhalten der Transistoren unmittelbar nach dem Einschalten nicht mehr auftritt.The invention has for its object a transistor Train the output stage of the type described so that the and defined behavior of the transistors immediately after the Turn on no longer occurs.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Er findung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.This task is by the He described in claim 1 finding solved. Advantageous developments of the invention are described in the subclaims.

Die Erfindung beruht auf folgender Erkenntnis. Die durch das beschriebene Netzwerk an den Basen der Transistoren erzeugte Vorspannung ist zwar im eingeschwungenen Zustand ausrei chend. Unmittelbar nach dem Einschalten der Schaltung ent steht jedoch diese Vorspannung zu langsam und bildet daher, soweit feststellbar, die Ursache für das undefinierte Schalt verhalten. Es wurde herausgefunden, daß unmittelbar nach dem Einschalten eine Vorspannung an dem Netzwerk von ungefähr 0,5 V ausreicht, um das undefinierte Verhalten zu vermeiden. Deshalb wird ein zusätzlicher Ladeweg für das Netzwerk ge schaffen, der nach dem Einschalten eine ausreichend schnelle Aufladung des Kondensators des Netzwerkes auf eine Sperrspan nung von etwa 0,5 V bewirkt.The invention is based on the following knowledge. The through that described network generated at the bases of the transistors Preload is sufficient in the steady state chatting. Immediately after switching on the circuit ent however, this preload is too slow and therefore forms to the extent ascertainable, the cause of the undefined switching behavior. It was found that immediately after the Turn on a bias on the network of approximately 0.5 V is sufficient to avoid the undefined behavior. Therefore, an additional charging path for the network is ge create a sufficiently fast after switching on Charging the network capacitor to a blocking chip voltage of about 0.5 V.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann dieser Ladeweg mit einem der beiden beschriebenen Symmetrier widerstände gebildet werden, wenn dieser an eine andere Stel le der Schaltung verlegt wird. Der Symmetrierwiderstand be hält dann seine gewünschte Funktion für die Symmetrierung der Spannungen an den Transistoren und bildet zusätzlich im Einschaltaugenblick den gewünschten Ladeweg für den Kondensa tor des Netzwerkes an der Basis. Die Erfindung benötigt dann keinen schaltungstechnischen Mehraufwand.According to a preferred embodiment of the invention this loading path with one of the two described symmetry resistances are formed if this is at a different location le of the circuit is relocated. The symmetry resistance be then holds its desired function for symmetrization of the voltages at the transistors and also forms in Switch on instantly the desired charging path for the condensate gate of the network at the base. The invention then needs no additional circuitry.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung an einem Ausführungs beispiel erläutert. The invention is based on the drawing of an embodiment example explained.

Die Figur zeigt die Endstufe eines Wechselrichters mit dem Netzgleichrichter 1, dem Ladekondensator CL, den beiden Kondensatoren C 1, C 2, zwei sogenannten Freilaufdioden D 1, D 2, den beiden Transistoren T 1, T 2 und dem Verbraucher V. Die Transistoren T 1, T 2 werden von der Steuerschaltung St über den Übertrager Ü abwechselnd im Gegentakt leitend gesteuert und gesperrt, so daß in dem Verbraucher V ein Wechselstrom mit der Frequenz der Steuerspannung erzeugt wird. Den Kollek tor/Emitter-Strecken der Transistoren T 1, T 2 sind zwei Widerstände R 1, R 2′ parallel geschaltet, die nach dem Ein schalten eine gleichmäßige Verteilung der praktisch sofort auftretenden Betriebsspannung UB von etwa 300 V auf die Transistoren T 1, T 2 und die Kondensatoren C 1, C 2 sicherstel len. Zwischen der Sekundärwicklung S 1 des Übertragers Ü und der Basis des Transistors T 1 liegt das Netzwerk N 1 mit den Dioden 2 und dem Kondensator 3. An diesem Netzwerk wird eine Vorspannung mit der dargestellten Polarität und der Summe der Flußspannungen der Dioden 2 für den Transistor T 1 er zeugt. Ein entsprechendes Netzwerk N 2 ist an der Basis des Transistors T 2 vorgesehen, der von der Sekundärwicklung S 2 durch die Steuerschaltung St gesteuert wird. Der Strom durch die Transistoren T 1, T 2 fließt in jedem Fall durch den Verbraucher V und zusätzlich durch die zum Übertrager Ü gehö rende Wicklung S 3. Dadurch wird in den Wicklungen S 1, S 2 je weils ein vom Kollektorstrom abhängiger Basisstrom für die Steuerung der Transistoren T 1, T 2 induziert. Die soweit be schriebene Schaltung ist bekannt und näher beschrieben in der DE-PS 34 00 671.The figure shows the output stage of an inverter with the line rectifier 1 , the charging capacitor CL , the two capacitors C 1 , C 2 , two so-called free-wheeling diodes D 1 , D 2 , the two transistors T 1 , T 2 and the consumer V. The transistors T 1 , T 2 are controlled by the control circuit St via the transformer U alternately in a push-pull manner and blocked, so that an alternating current with the frequency of the control voltage is generated in the consumer V. The collector gate / emitter paths of the transistors T 1 , T 2 are two resistors R 1 , R 2 'connected in parallel, which after switching on a uniform distribution of the practically immediately occurring operating voltage UB of about 300 V to the transistors T 1 , Ensure T 2 and the capacitors C 1 , C 2 . The network N 1 with the diodes 2 and the capacitor 3 lies between the secondary winding S 1 of the transformer U and the base of the transistor T 1 . On this network, a bias voltage with the polarity shown and the sum of the forward voltages of the diodes 2 for the transistor T 1 is generated. A corresponding network N 2 is provided at the base of the transistor T 2 , which is controlled by the secondary winding S 2 through the control circuit St. The current through the transistors T 1 , T 2 flows in each case through the consumer V and additionally through the winding S 3 belonging to the transformer Ü . As a result, a base current dependent on the collector current is induced in the windings S 1 , S 2 for the control of the transistors T 1 , T 2 . The circuit described so far be known and described in more detail in DE-PS 34 00 671.

Die soweit beschriebene Schaltung ist nun dahingehend abge wandelt, daß der Widerstand R 2′ parallel zum Transistor T 2 dort weggelassen und stattdessen zwischen die Basis des Transistors T 1 und Erde geschaltet ist. Die Funktion des Widerstandes R 2 für die Symmetrierung der Spannungen über T 1, T 2 und C 1, C 2 wird dadurch praktisch nicht verändert, da R 2 für diese Funktion praktisch auch zwischen dem Punkt b und Erde liegt. Zusätzlich bildet der Widerstand R 2 einen Ladeweg für den Kondensator 3 unmittelbar nach dem Einschal ten. Nach dem Einschalten ist die Betriebsspannung UB von 300 V praktisch ohne Verzögerung vorhanden. Dadurch fließt ein Ladestrom von der Klemme a über den Widerstand R 1 zum Punkt b, über die Wicklung S 1, den Kondensator 3 und den Widerstand R 2 nach Erde. Dadurch wird der Kondensator 3 in erwünschter Weise schnell auf die dargestellte Polarität auf geladen. Auf diese Weise wird an dem Kondensator 3 ausrei chend schnell eine Vorspannung von etwa 0,5 bis 1,0 V aufge baut, die das undefinierte Verhalten der Transistoren T 1, T 2 nach dem Einschalten vermeidet. Da die Dioden 2 eine Gesamt durchlaßspannung von etwa 2,1 V haben, bleiben die Dioden 2 während dieser Aufladung des Kondensators 3 in erwünschter Weise zunächst gesperrt und haben auf diese Aufladung keinen Einfluß.The circuit described so far is now abge converts that the resistor R 2 'parallel to the transistor T 2 omitted there and is instead connected between the base of the transistor T 1 and ground. The function of the resistor R 2 for the symmetrization of the voltages over T 1 , T 2 and C 1 , C 2 is practically not changed by this, since R 2 is practically also between point b and earth for this function. In addition, the resistor R 2 forms a charging path for the capacitor 3 immediately after switching on. After switching on, the operating voltage UB of 300 V is present practically without delay. As a result, a charging current flows from terminal a via resistor R 1 to point b , via winding S 1 , capacitor 3 and resistor R 2 to earth. As a result, the capacitor 3 is quickly charged to the polarity shown in the desired manner. In this way, a bias voltage of about 0.5 to 1.0 V is built up sufficiently quickly on the capacitor 3, which avoids the undefined behavior of the transistors T 1, T 2 after switching on. Since the diodes 2 have a total forward voltage of about 2.1 V, the diodes 2 initially remain blocked during this charging of the capacitor 3 in a desired manner and have no influence on this charging.

Die Widerstände R 1 und R 2 haben einen Wert von je etwa 100 kOhm und der Kondensator 3 einen Wert von 220 µmF. Da durch ergibt sich eine relativ hohe Zeitkonstante für die Aufladung des Kondensators 3. Die Aufladung erfolgt jedoch trotzdem ausreichend schnell, weil die die Aufladung bewir kende Spannung UB etwa 300 V beträgt und der Kondensator 3 zur Erzielung der gewünschten Wirkung nur auf eine Spannung von etwa 0,5 bis 1,0 V aufgeladen werden muß. An der Basis von T 1 liegt noch der relativ zu R 1 und R 2 niederohmige Widerstand R 3 von etwa 1 kOhm. Da dieser Widerstand prak tisch parallel zum Kondensator 3 liegt, bildet er einen zu sätzlichen Stromweg für den genannten Ladestrom vom Punkt a und verringert die wirksame Zeitkonstante. Da aber im Ersatz schaltbild auch die äquivalente Ladespannung um den Faktor 100 kleiner ist, wird die beschriebene gewünschte Auf ladung des Kondensators 3 durch R 3 auf 0,5 V nicht nachtei lig beeinflußt. The resistors R 1 and R 2 each have a value of approximately 100 kOhm and the capacitor 3 a value of 220 µmF. This results in a relatively high time constant for charging the capacitor 3 . However, the charging takes place sufficiently quickly because the charging effect voltage UB is about 300 V and the capacitor 3 only has to be charged to a voltage of about 0.5 to 1.0 V to achieve the desired effect. At the base of T 1 there is still the low resistance R 3 of about 1 kOhm relative to R 1 and R 2 . Since this resistor is practically parallel to the capacitor 3 , it forms an additional current path for the charging current from point a and reduces the effective time constant. But since in the equivalent circuit diagram the equivalent charging voltage is smaller by a factor of 100, the described desired charging of the capacitor 3 by R 3 to 0.5 V is not adversely affected.

An der Basis des Transistors T 2 wird an dem Kondensator 4 zusätzlich eine negative Vorspannung im Sinne einer Sperrung des Transistors T 2 erzeugt, und zwar durch Gleichrichtung der von der Steuerschaltung St abgeleiteten Impulsspannung mittels der Diode 5 und der Diode 6. Durch diese zusätzliche Maßnahme kann das Gesamtverhalten der Schaltung nach dem Ein schalten weiter verbessert werden.At the base of the transistor T 2 , a negative bias voltage in the sense of blocking the transistor T 2 is additionally generated on the capacitor 4 by rectifying the pulse voltage derived from the control circuit St by means of the diode 5 and the diode 6 . With this additional measure, the overall behavior of the circuit after switching on can be further improved.

Claims

1. Transistor-Endstufe, insbesondere für einen Wechselrich ter, bei der zwischen einer Betriebsspannung (+UB) und Erde die Reihenschaltungen eines ersten (T 1) und zwei ten (T 2) Transistors, von zwei Kondensatoren (C 1, C 2) und zwei Symmetrier-Widerständen (R 1; R 2′) und jeweils vor der Basis des Transistors (T 1, T 2) ein Vorspannungs- Netzwerk (N 1, N 2) aus der Parallelschaltung einer Diode (2) und eines Kondensators (3) liegen, dadurch gekenn zeichnet, daß für den Kondensator (3) des Netzwerkes (N 1) an der Basis des ersten Transistors (T 1) ein zusätzlicher Ladeweg von der Betriebsspannung (UB) vorgesehen ist.1. transistor output stage, in particular for an inverter ter, in which between an operating voltage (+ UB) and ground, the series connections of a first (T 1 ) and two th ( T 2 ) transistor, of two capacitors ( C 1 , C 2 ) and two balancing resistors ( R 1 ; R 2 ') and in each case in front of the base of the transistor ( T 1 , T 2 ) a bias network ( N 1 , N 2 ) from the parallel connection of a diode ( 2 ) and a capacitor ( 3 ), characterized in that an additional charging path from the operating voltage ( UB ) is provided for the capacitor ( 3 ) of the network ( N 1 ) at the base of the first transistor ( T 1 ).

2. Endstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basen je über eine zwischen Basis und Emitter lie gende Wicklung (S 1, S 2) eines Übertragers (Ü) gesteuert sind.2. Power amplifier according to claim 1, characterized in that the bases are each controlled via a lying between the base and emitter winding ( S 1 , S 2 ) of a transformer ( Ü ).

3. Endstufe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der an sich zwischen dem Verbindungspunkt (b) der Tran sistoren (T 1, T 2) und Erde notwendige Symmetrierwider stand (R 2′) stattdessen zwischen der Basis des ersten Transistors (T 1) und Erde liegt (R 2). 3. Power amplifier according to claim 2, characterized in that the necessary between the connection point ( b ) of the transistors ( T 1 , T 2 ) and earth necessary symmetry resistor ( R 2 ') instead between the base of the first transistor ( T 1 ) and earth lies ( R 2 ).

4. Endstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Basis des zweiten Transistors (T 2) zusätzlich eine in Sperrichtung wirkende Vorspannung angelegt ist, die durch Gleichrichtung einer Impulsspannung gewonnen ist.4. Output stage according to claim 1, characterized in that an additional biasing bias is applied to the base of the second transistor ( T 2 ), which is obtained by rectifying a pulse voltage.

5. Endstufe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsspannung von einem zum Starten eines Span nungswandlers dienenden Startoszillator abgeleitet ist.5. Power amplifier according to claim 4, characterized in that the pulse voltage from one to start a chip voltage converter serving starting oscillator is derived.