DE3723581A1 - Verlustarme schaltungsanordnung zur verringerung der abschaltverluste von bipolaren schalttransistoren - Google Patents
Verlustarme schaltungsanordnung zur verringerung der abschaltverluste von bipolaren schalttransistorenInfo
- Publication number
- DE3723581A1 DE3723581A1 DE19873723581 DE3723581A DE3723581A1 DE 3723581 A1 DE3723581 A1 DE 3723581A1 DE 19873723581 DE19873723581 DE 19873723581 DE 3723581 A DE3723581 A DE 3723581A DE 3723581 A1 DE3723581 A1 DE 3723581A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- switching transistor
- circuit
- switching
- transistor
- base
- 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.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/04—Modifications for accelerating switching
- H03K17/042—Modifications for accelerating switching by feedback from the output circuit to the control circuit
- H03K17/04213—Modifications for accelerating switching by feedback from the output circuit to the control circuit in bipolar transistor switches
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
- H03K2217/0036—Means reducing energy consumption
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine verlustarme Schaltungsanordnung zur
Verringerung der Abschaltverluste von bipolaren Schalttransi
storen, in deren Schaltkreis induktive und bzw. oder ohmsche
Elemente angeordnet sind, mittels einer bei Abschaltung des
Schalttransistors wirksam werdenden Steuerschaltung, die den
Basisstrom rasch reduziert.
Beim Transistor, der als Schalter dient, sind außer den Grenz
werten für die Spannungen und die Ströme die höchstzulässige
Verlustleistung bei vorgegebener Umgebungstemperatur sowie die
tatsächlich auftretenden Schaltzeiten zu beachten. Diese Schalt
zeiten beeinflussen die Verluste im Transistor und die dadurch
bewirkte Temperaturerhöhung.
Im Schaltbetrieb ist dabei zu beachten, daß die Übergänge zwi
schen Durchlaßzustand und Sperrzustand auch bei sprunghafter
Änderung des Wertes der Steuergröße nicht abrupt erfolgen,
sondern Zeit beanspruchen. Während des Abschaltvorganges unter
scheidet man die Speicherzeit, während der der Transistor aus
dem gesättigten Bereich in den aktiven Bereich übergeführt wird
und die Fallzeit, in der der Transistor die Sperrspannung
aufbaut. Da sich der Transistor während des Abschaltvorganges
besonders stark erwärmt, ist es notwendig, die Abschaltezeit
möglichst kurz zu halten.
Werden also bipolare Transistoren als Schalter betrieben, muß
bekanntlich bei Übergang in den sperrenden Zustand die im Ba
sisraum vorhandene Ladung abfließen. Je höher dabei der Be
trag dieses als Ausräumstrom bezeichneten Basisstromes ist,
desto kürzer ist die Fallzeit des Transistors. Das kann entwe
der durch Kurzschließen der Basis-Emitterstrecke, wobei der
Basis-Emitterstrom um den Transistor umgeleitet wird, oder
durch Erzeugen eines inversen Basis-Emitterstromes bzw. An
bieten einer inversen Basis-Emitterspannung erreicht werden.
Übliche Schaltungen zur Verkürzung der Fallzeit zielen auch
auf die Verringerung der Speicherzeit und begrenzen deshalb zur
Vermeidung einer Übersteuerung durch zu großen Basisstrom den
Basisstrom des Schalttransistors, andererseits steuern sie den
Basiskurzschluß oder einen inversen Basisstrom des Schalttran
sistors. Dabei ist es schwierig und vielfach aufwendig, das
Auftreten von parasitären Spitzenströmen und Verlustleistungen
durch zeitliche Überschneidung in den Treiberstufen zu verhin
dern. Außerdem fallen in der Speicherzeit oft unnötige Steuer
leistungen an. Es sind auch Schaltungen bekannt, die aus zu
sätzlichen Hilfsspannungen und mit erheblichen Bauteileaufwand
den Beginn der Fallzeit erkennen und erst daraus die erforder
lichen Schalthandlungen ableiten. Während die Übersteuerung des
Schalttransistors mit bekannten Maßnahmen kontrolliert werden
kann, um die Speicherzeit möglichst kurz zu halten, zielt die
Erfindung auf eine Verkürzung der Fallzeit allein mit geringem
Bauteile- und Leistungsaufwand.
Erfindungsgemäß wird dies erzielt durch eine an den Schalt
stromkreis des Schalttransistors angeschlossene Reihenschaltung
bestehend aus Widerstand, Diode und Kondensator, wobei bei be
ginnendem Sperren des Schalttransistors die Potentialänderung
an einem Teilerpunkt der Reihenschaltung über den Kondensator
an einen Pol der Basis-Emitterstrecke eines Hilfstransistors
dessen anderer Pol auf konstanten Potential festgehalten ist,
sodaß der Hilfstransistor durchsteuert, übertragen wird, wo
durch entweder die Basis-Emitterstrecke des Schalttransistors
kurzgeschlossen oder ein inverser Basisstrom in den Schalt
transistor eingespeist wird.
Ein noch besseres Zeitverhalten der Schaltungsanordnung ergibt
sich dann, wenn eine Diode in den Lastkreis des Schalttran
sistors geschaltet ist, im Sinne der Erzeugung einer größeren
negativen Basisvorspannung am Schalttransistor.
Als vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind die in den
Lastkreis des Schalttransistors geschaltete Diode und eine
Freilaufdiode als Doppeldiode in einem gemeinsamen Gehäuse
angeordnet.
Der Vorteil der Erfindung besteht vor allem darin, daß die
Schaltungen selbst den richtigen Einschaltzeitpunkt erkennen
und deshalb weder von Speicherzeiten des Schalttransistors,
von Arbeitspunkten, Temperaturen, Betriebsströmen, sowie von
der Steuerung selbst abhängig sind.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dar
gestellt und werden im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen
Fig. 1 und Fig. 3 die Realisierung durch Kurzschluß
der Basis-Emitterstrecke des Schalttransistors in Basisschal
tung bzw. in Emitterschaltung und Fig. 2 die Variante mit in
versem Basisstrom.
Fig. 1 zeigt eine Schaltung, in der ein Schalttransistor T 1 in
einem Tiefsetzsteller (Schaltnetzgerät) über eine Drossel L 1
und einen Kondensator C 2 betrieben wird, wobei bei beginnendem
Übergang vom Durchlaßzustand in den Sperrzustand des Schalt
transistors T 1 dessen Basis-Emitterstrecke über einen Hilfs
transistor T 2 kurzgeschlossen wird. Erfindungsgemäß wird die
Steuerung von Hilfstransistor T 2 folgendermaßen realisiert:
Während der Leitphase des Schalttransistors T 1 wird aus dessen
Emitterspannung ein Kondensator C 1 über eine Diode D 1 und einen
Widerstand R 1 aufgeladen. Erhält die Basis des Schalttran
sistors T 1 über eine nicht dargestellte Ansteuerschaltung ein
Steuersignal, welches den Sperrvorgang einleitet, sinkt dessen
Emitterspannung gegenüber der Eingangsspannung ab und unter
schreitet die bisherige Ladespannung am Kondensator C 1. Damit
entlädt sich der Kondensator C 1 über einen Widerstand R 4, eine
Diode D 4 und die Basis-Emitterstrecke von Hilfstransistor T 2
in die sich absenkende Emitterspannung des Schalttransistors
T 1. Dadurch wird Hilfstransistor T 2 leitend und schließt die
Basis-Emitterstrecke in der gewünschten Weise kurz. Durch die
Diode D 2 wird beim Ausräumen eine größere negative Basisvor
spannung am Schalttransistor T 1 erzielt, wodurch ein noch
besseres Zeitverhalten erreicht wird. Die Dioden D 3 und D 1
begrenzen negative Basis-Emitterspannungen der jeweiligen
Transistoren T 1 und T 2. Die Diode D 5 arbeitet in bekannter Wei
se als Freilaufdiode.
Mit der beschriebenen Schaltungsanordnung wurde eine Verrin
gerung der Fallzeit von 1500 ns auf 100 ns erreicht.
Fig. 2 zeigt eine Schaltung, in der der Schalttransistor T 1 über
eine Drossel L 1 einen Kondensator C 2 in einem Tiefsetzsteller
lädt. Das Schaltsignal einer hier nicht gezeigten Ansteuer
schaltung gelangt an die Basis des Schalttransistors T 1, wobei
über den Hilfstransistor T 2 dem Schalttransistor T 1 während
der Fallzeit negativer Basisstrom zugeführt wird. Die Steue
rung des Hilfstransistors T 2 wird erfindungsgemäß wie folgt
realisiert: Der Kondensator C 1 wird während der Leitphase des
Schalttransistors T 1 über die Diode D 1 und den Widerstand R 1
aufgeladen. Bei beginnendem Sperren des Schalttransistors T 1
sinkt dessen Emitterspannung zunächst langsam ab, sodaß bei
zunächst festgehaltener Ladespannung des Kondensators C 1 auch
die Emitterspannung des Hilfstransistors T 2 abgesenkt wird,
während das Basispotential des Hilfstransistors T 2 über den
Widerstand R 1 auf Grundpotential festgehalten wird. Damit wird
der Hilfstransistor T 2 angesteuert und zieht über einen strom
begrenzenden Widerstand R 3 einen inversen Basisstrom aus dem
Schalttransistor T 1. Die Dioden D 3 und D 1 dienen der Begrenzung
von negativen Basis-Emitterspannungen an den Transistoren T 1
und T 2. Die Diode D 5 dient als Freilaufdiode.
Mit der beschriebenen Schaltungsanordnung gelang es, die Fall
zeit des Schalttransistors T 1 von 1000 ns auf 250 ns zu ver
kürzen.
In Fig. 3 wird das erfindungsgemäße Schaltungsprinzip auf einen
Schalttransistor T 1 dessen Emitter auf Masse liegt, übertragen,
wobei in dessen Kollektorkreis, transformatorisch angekoppelt,
ein Kondensator C 1 über eine Drossel L 1 geladen wird. Befindet
sich der Schalttransistor T 1 im leitenden Zustand, ist dessen
Kollektorpotential gering und es kann kein Strom über die
Basis-Emitterstrecke des Transistors T 2, den Widerstand R 2 und
den Kondensator C 1 fließen. Bei beginnendem Sperren des Schalt
transistors T 1 steigt dessen Kollektorpotential, wodurch es
über den Kondensator C 1 zu einer Potentialverschiebung an der
Basis des Hilfstransistors T 2 kommt, während dessen Emitter
auf konstanten Potential festgehalten ist, sodaß der Hilfs
transistor T 2 durchsteuert und damit die Basis-Emitterstrecke
des Schalttransistors T 1 kurzgeschlossen wird. Die Diode D 2
dient zur Herstellung einer größeren inversen Vorspannung des
Transistors T 1. Die Diode D 1 begrenzt negative Basis-Emitter
spannungen am Hilfstransistor T 2. Als Freilaufdiode arbeitet
die Diode D 5.
Claims (4)
1. Verlustarme Schaltungsanordnung zur Verringerung der Ab
schaltverluste von bipolaren Schalttransistoren, in deren
Schaltkreis induktive und bzw. oder ohmsche Elemente angeord
net sind, mittels einer bei Abschaltung des Schalttransistors
wirksam werdenden Steuerschaltung, die den Basisstrom rasch
reduziert, gekennzeichnet durch eine
an den Schaltstromkreis des Schalttransistors (T 1) angeschlos
sene Reihenschaltung bestehend aus Widerstand (R 1), Diode (D 1)
und Kondensator (C 1), wobei bei beginnendem Sperren des Schalt
transistors (T 1) die auftretende Potentialänderung an einem
Teilerpunkt der Reihenschaltung (R 1, D 1, C 1) über den Kondensa
tor (C 1) an einen Pol der Basis-Emitterstrecke eines Hilfstran
sistors (T 2) dessen anderer Pol auf konstanten Potential festge
halten ist, sodaß der Hilfstransistor (T 2) durchsteuert, über
tragen wird, wodurch entweder die Basis-Emitterstrecke des
Schalttransistors (T 1) kurzgeschlossen oder ein inverser Basis
strom in den Schalttransistor (T 1) eingespeist wird.
2. Schaltungsanordnung zur Verringerung der Abschaltverluste
nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß der Schalttransistor (T 1) in Emitterschaltung
betrieben wird.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Diode (D 2) in den
Lastkreis des Schalttransistors (T 1) geschaltet ist, die der
Verbesserung des Zeitverhaltens im Sinne einer Erzeugung einer
größeren negativen Basisvorspannung am Schalttransistor (T 1)
dient.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die in den Lastkreis geschal
tete Diode (D 2) und eine Freilaufdiode (D 5) als Doppeldiode in
einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
AT193586 | 1986-07-16 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3723581A1 true DE3723581A1 (de) | 1988-03-03 |
Family
ID=3524207
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873723581 Withdrawn DE3723581A1 (de) | 1986-07-16 | 1987-07-16 | Verlustarme schaltungsanordnung zur verringerung der abschaltverluste von bipolaren schalttransistoren |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3723581A1 (de) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1993022834A1 (en) * | 1992-04-28 | 1993-11-11 | Astec International Limited | Circuit for the fast turning off of a field effect transistor |
EP0602978A1 (de) * | 1992-12-17 | 1994-06-22 | STMicroelectronics, Inc. | Schaltung zur Verkürzung der Ausschaltzeit eines Leistungstransistors |
EP0653841A1 (de) * | 1993-11-15 | 1995-05-17 | International Business Machines Corporation | Leistungsschalter mit Einschaltstromsteuerung |
US5550497A (en) * | 1994-05-26 | 1996-08-27 | Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. | Power driver circuit with reduced turnoff time |
WO1997010432A1 (de) * | 1995-09-12 | 1997-03-20 | Robert Bosch Gmbh | Zündendstufe |
WO2004107544A2 (de) * | 2003-05-31 | 2004-12-09 | Braun Gmbh | Schaltnetzteil mit einer schaltungsanordnung zur verbesserung des abschaltverhaltens eines schalttransistors |
-
1987
- 1987-07-16 DE DE19873723581 patent/DE3723581A1/de not_active Withdrawn
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1993022834A1 (en) * | 1992-04-28 | 1993-11-11 | Astec International Limited | Circuit for the fast turning off of a field effect transistor |
EP0602978A1 (de) * | 1992-12-17 | 1994-06-22 | STMicroelectronics, Inc. | Schaltung zur Verkürzung der Ausschaltzeit eines Leistungstransistors |
US5410190A (en) * | 1992-12-17 | 1995-04-25 | Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. | Circuit for shortening the turn-off time of a power transistor |
EP0653841A1 (de) * | 1993-11-15 | 1995-05-17 | International Business Machines Corporation | Leistungsschalter mit Einschaltstromsteuerung |
US5550497A (en) * | 1994-05-26 | 1996-08-27 | Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. | Power driver circuit with reduced turnoff time |
WO1997010432A1 (de) * | 1995-09-12 | 1997-03-20 | Robert Bosch Gmbh | Zündendstufe |
WO2004107544A2 (de) * | 2003-05-31 | 2004-12-09 | Braun Gmbh | Schaltnetzteil mit einer schaltungsanordnung zur verbesserung des abschaltverhaltens eines schalttransistors |
WO2004107544A3 (de) * | 2003-05-31 | 2005-04-21 | Braun Gmbh | Schaltnetzteil mit einer schaltungsanordnung zur verbesserung des abschaltverhaltens eines schalttransistors |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0108283B1 (de) | Elektronischer Schalter | |
DE3126525A1 (de) | "spannungsgesteuerter halbleiterschalter und damit versehene spannungswandlerschaltung" | |
DE3702680A1 (de) | Verfahren und schaltung zur ansteuerung von elektromagnetischen verbrauchern | |
DE2320128C3 (de) | Zerhacker | |
CH620552A5 (de) | ||
DE102013106619A1 (de) | Treiberschaltkreis für einen Transistor | |
DE10309189A1 (de) | Gleichspannungswandlerschaltung | |
WO1993022835A1 (de) | Schaltungsanordnung zum ansteuern eines mos-feldeffekttransistors | |
EP1902522A1 (de) | Schaltungsanordnung zum schalten einer last | |
DE3429488C2 (de) | ||
DE3723581A1 (de) | Verlustarme schaltungsanordnung zur verringerung der abschaltverluste von bipolaren schalttransistoren | |
DE3446399C2 (de) | Monolithisch integrierbare Schaltung mit einer Darlington-Endstufe zur Umschaltsteuerung von induktiven Lasten | |
DE69029885T2 (de) | Treiberschaltung für ein Schaltelement mit grosser Eingangskapazität | |
DE4227165C2 (de) | Schaltungsanordnungen zum Steuern von induktiven Verbrauchern | |
DE60005758T2 (de) | Ansteuerschaltung für einen Leistungshalbleiterschalter | |
EP1071210A2 (de) | Schaltungsanordnung | |
DE2716367A1 (de) | Schutzbeschaltung fuer einen transistor | |
DE3616097A1 (de) | Schaltungsanordnung zur ansteuerung von leistungs-feldeffekttransistoren | |
DE10323445B4 (de) | Direkte Umkommutierung zwischen Leistungsbauteilen | |
EP0122907A1 (de) | Ansteuerschaltung für Schalttransistor | |
DE3709150C2 (de) | ||
DE2358322C3 (de) | Schaltungsanordnung zur Steuerung eines Transistorleistungsschalters | |
DE3617610A1 (de) | Halbleiterleistungsschalter-anordnung | |
DE2014217A1 (de) | Steuerschaltung fur Schalttransistoren | |
DE3709989A1 (de) | Tiefsetzsteller fuer schaltnetzteile |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8141 | Disposal/no request for examination |