DE4011742A1 - Push pull AC inverter circuit - has alternating transistors with base drive current ratio set by capacitive divider - Google Patents
Push pull AC inverter circuit - has alternating transistors with base drive current ratio set by capacitive dividerInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft allgemein Stromversorgungs schaltungen und bezieht sich auf selbstschwingende Gegentaktwechselrichter, auch Inverter genannt, in Brücken- und Halbbrücken-Schaltungen mit einem Strom- Rückkopplungs-Transformator und wenigstens zwei gleich artigen alternierend leitfähigen Transistor-Schaltein richtungen.The invention relates generally to power supply circuits and refers to self-oscillating Push-pull inverter, also called inverter, in Bridge and half-bridge circuits with a current Feedback transformer and at least two equal like alternately conductive transistor switch directions.
Die Hauptfunktion eines Wechselrichters besteht darin, eine Eingangsgleichspannung in eine Wechselspannung umzuwandeln. Für viele Anwendungen derartiger Wechsel richter wird eine verlustarme Umwandlung gefordert, um die Verlustleistung und damit die Eigenerwärmung des Wechselrichters gering zu halten. Eine geringe Eigen erwärmung reduziert auch die Abmessungen und die Kosten, die von großen Bauelementen verursacht werden.The main function of an inverter is an input DC voltage into an AC voltage convert. For many applications such changes A low-loss conversion is required to judge the power loss and thus the self-heating of the To keep the inverter low. A little peculiar heating also reduces dimensions and costs, caused by large components.
Die Verlustleistung bei typischen Gegentaktwechsel richtern wird zu einem großen Teil dadurch verursacht, daß der zur Ansteuerung der Transistor-Schalteinrich tungen erforderliche Basisstrom weder in seiner Amplitude noch in seinem zeitlichen Verlauf dem jeweiligen Kollek torstrom und den Transistor-Daten genügend angepaßt ist:The power loss in typical push-pull changes judging is largely caused by that to control the transistor switching device necessary base current neither in its amplitude still in the course of time to the respective collector gate current and the transistor data is sufficiently adapted:
Bei zu großem Basistrom verschlechtern sich die Abschalt eigenschaften der Transistoren wegen ihres Speicher effekts, so daß während der Ein- und Ausschaltvorgänge beide Transistor-Schalteinrichtungen gleichzeitig leiten (Gleichtaktleitung) und große Verlustleistungen verur sachen. Darüber hinaus erzeugt ein zu großer Basisstrom auch unnötige Verluste in der Basis-Emitter-Diode der Transistoren.If the base current is too high, the shutdown deteriorates properties of the transistors because of their memory effect, so that during the switching on and off conduct both transistor switching devices simultaneously (Common mode line) and large power losses stuff. In addition, the base current is too large also unnecessary losses in the base-emitter diode Transistors.
Erhebliche Verluste treten auch auf, wenn Transistoren ausgeschaltet werden, die mit zu großem Basisstrom übersteuert worden sind.Significant losses also occur when transistors be switched off with a base current that is too high have been overridden.
Bei zu kleinem Basisstrom entstehen Verluste aufgrund des großen Spannungsabfalls am ungenügend leitenden Tran sistor (Leitend-Verluste).If the base current is too low, losses occur due to the large voltage drop on the insufficiently conductive oil sistor (conductive losses).
Für einen verlustarmen Inverter ist die optimale An passung des Basisstromes an den jeweils fließenden Kollektorstrom also zwingend notwendig. Das gilt ins besondere auch für Wechselrichter, die variable Lasten oder Lasten mit induktiver Komponente versorgen (z. B. Transformator, Drossel), oder die an variabler Spannung betrieben werden. Um auch in diesen Anwendungen mit sich änderndem Last- und Kollektorstrom die erforderliche An passung des Basisstromes zu erreichen, werden üblicher weise Rückkopplungs-Strom-Transformatoren verwendet, bei denen der Last- oder Kollektorstrom durch die Primär wicklung fließt und über die Sekundärwicklung den propor tionalen Basisstrom einprägt und der Stromrückkopplungs anteil durch das Übersetzungsverhältnis des Stromtrans formators bestimmt wird.For a low-loss inverter, the optimal is Matching the base current to the current flowing Collector current is therefore absolutely necessary. That applies in particular especially for inverters that have variable loads or supply loads with inductive components (e.g. Transformer, choke), or the variable voltage operate. To be with them even in these applications changing load and collector current the required type To achieve a base current fit are more common as used feedback current transformers which the load or collector current through the primary winding flows and the proportions via the secondary winding imprints the basic current and the current feedback share through the transmission ratio of the current trans formators is determined.
Fig. 1 zeigt einen derartigen Wechselrichter in Halb brücken-Schaltung, dessen Basisstrom vom Übersetzungs verhältnis des Strom-Rückkopplungs-Transformators be stimmt wird. Übliche Wechselrichter verwenden zwei Transistor-Schalteinrichtungen 1, 2, die einerseits mit einer Gleichstromquelle 3 und deren Siebkondensator 3a und andererseits mit der Last 4 verbunden sind, sowie zwei Brückenkondensatoren 5, 6 und einen Stromtrans formator 8 mit der Primärwicklung 10 und den Sekundär wicklungen 11, 12. Parallel zu den Transistoren können Gleichrichterdioden 13, 14 geschaltet sein, um bei in duktiver Lastkomponente 4 einen Inversstrom durch die Transistoren zu verhindern. Eine Startschaltung bestehend aus den Bauteilen 15, 16, 17, 18 und zusätzliche Bau elemente 19, 20 in den Basissteuerkreisen vervollstän digen den Wechselrichter. Der Laststrom IL, der den Kollektorströmen der Transistor-Schalteinrichtungen ent spricht, fließt durch die Primärwicklung 10 und erzeugt in den Sekundärwicklungen 11, 12 die Basisströme Ib1 und Ib2, welche die zugehörige Transistor-Schaltein richtung ansteuern. Fig. 1 shows such an inverter in half-bridge circuit, the base current of the transmission ratio of the current feedback transformer is determined. Usual inverters use two transistor switching devices 1 , 2 , which are connected on the one hand to a direct current source 3 and their filter capacitor 3 a and on the other hand to the load 4 , and two bridge capacitors 5 , 6 and a current transformer 8 with the primary winding 10 and the secondary windings 11 , 12 . Rectifier diodes 13 , 14 can be connected in parallel with the transistors in order to prevent an inverse current through the transistors when the load component 4 is inductive. A starting circuit consisting of components 15 , 16 , 17 , 18 and additional construction elements 19 , 20 in the basic control circuits complete the inverter. The load current I L , which speaks to the collector currents of the transistor switching devices, flows through the primary winding 10 and generates the base currents I b1 and I b2 in the secondary windings 11 , 12, which drive the associated transistor switching device.
Gegentaktwechselrichter, die an Spannungen über 200 Volt betrieben werden, verwenden üblicherweise Transistor- Schalteinrichtungen mit einer Stromverstärkung von 3 bis 10 und Stromtransformatoren mit einer Primärwindung, so daß zur optimalen Ansteuerung der Transistoren jede Sekundärwicklung aus drei bis zehn Windungen besteht.Push-pull inverter connected to voltages over 200 volts operated, usually use transistor Switching devices with a current gain of 3 to 10 and current transformers with a primary turn, so that for optimal control of the transistors each Secondary winding consists of three to ten turns.
Bei Stromübertragern mit einer Primärwindung und je drei bis zehn Sekundärwindungen zeigen sich folgende Nachteile:For current transformers with one primary turn and three each Up to ten secondary turns have the following disadvantages:
- - Eine feinstufige Anpassung des Übersetzungsverhält nisses ist insbesondere bei kleinen Sekundärwindungs zahlen nicht möglich, da sich nur ganzzahlige Win dungszahlen realisieren lassen.- A fine adjustment of the gear ratio nisses is especially with small secondary turns cannot pay because there are only integer win have numbers realized.
- - Höhere Sekundärwindungszahlen erfordern einen größe ren Kern zur Unterbringung der höheren Windungszahl. Bei gegebener Inverter-Schwingfrequenz, Induktion und einer Sekundärspannung von ca. 0,7 V, entsprechend der Basis-Emitter-Spannung, muß dann die Querschnitts fläche des Kerns verkleinert werden.- Higher numbers of secondary turns require a size core to accommodate the higher number of turns. Given the inverter oscillation frequency, induction and a secondary voltage of approx. 0.7 V, corresponding to the Base-emitter voltage, then the cross section area of the core can be reduced.
- - Ein größerer Ferritkern mit geringem Querschnitt läßt sich nicht kostengünstig herstellen und zerbricht leicht. Die DE 26 24 566 C2 beschreibt, daß bei einer Schwingfrequenz von 20 Hz eine Sekundärwindungszahl von zehn nicht realisiert werden kann und schlägt daher einen zusätzlichen Stromtransformator vor.- A larger ferrite core with a small cross-section leaves is not inexpensive to manufacture and break light. DE 26 24 566 C2 describes that at one Vibration frequency of 20 Hz a secondary number of turns out of ten cannot be realized and strikes therefore an additional current transformer.
- - Mit wachsender Windungszahl erhöhen sich Streuinduk tivität und Widerstand der Sekundärwicklung. Das bedeutet, daß sich bei größerem Laststrom die Primär spannung des Stromtransformators und somit die Schwingfrequenz erhöht.- As the number of turns increases, leakage induct increases activity and resistance of the secondary winding. The means that the primary voltage of the current transformer and thus the Vibration frequency increased.
- - Mit steigender Sekundärwindungszahl verringert sich die Kopplung zwischen Primär- und Sekundär-Wicklungen und damit die Anpassung des Basisstromes an den Last strom. - The number of secondary turns increases the coupling between primary and secondary windings and thus the adaptation of the base current to the load electricity.
- - Mit wachsender Windungszahl vergrößern sich die Wick lungsverluste.- As the number of turns increases, the wick increases losses.
- - Der Wickelaufwand erhöht sich mit der Windungszahl.- The winding effort increases with the number of turns.
- - Die Fehlerrate und der Prüfaufwand steigen mit der Windungszahl.- The error rate and the test effort increase with the Number of turns.
Die bereits erwähnte DE 26 24 566 C2 schlägt einen zu sätzlichen Stromtransformator mit zwei Wicklungen vor. Neben dem erhöhten Aufwand für diesen Transformator sind besonders die zusätzlich auftretenden Toleranzen und Fehlerquellen von Nachteil.The already mentioned DE 26 24 566 C2 strikes one additional current transformer with two windings. In addition to the increased effort for this transformer especially the additional tolerances and Sources of error are disadvantageous.
In der DE 29 10 908 A1 sind Gegentaktwechselrichter gezeigt, die zur Vermeidung der Gleichtaktleitung zwei getrennte Stromübertrager verwenden.DE 29 10 908 A1 are push-pull inverters shown to avoid the common mode line two Use separate current transformers.
Außer den bereits genannten Nachteilen treten bei ge trennten Stromübertragern zusätzliche Toleranzen und Unsymmetrien auf. Darüber hinaus erhöht sich der Aufwand für zwei (teilweise sogar drei) magnetische Bauelemente mit insgesamt vier bis sechs Wicklungen und wenigstens acht Windungen.In addition to the disadvantages already mentioned, ge separated additional tolerances and Asymmetries. In addition, the effort increases for two (sometimes even three) magnetic components with a total of four to six windings and at least eight turns.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verlust armen Gegentaktwechselrichter zu schaffen, der in jedem Betriebszustand die Gleichtaktleitung sicher verhindert und zur Vermeidung unerwünschter Unsymmetrien, Toleranzen und Kosten nur einen Stromübertrager mit geringer Streu induktivität und einfachstem Wicklungsaufbau enthält.The invention has for its object a loss poor push-pull inverter to create one in each Operating state reliably prevented the common mode line and to avoid unwanted asymmetries, tolerances and cost only a low leakage current transformer contains inductance and simplest winding construction.
Diese Aufgabe wird mit einem Gegentaktwechselrichter der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch ge löst, daß die Transistor-Schalteinrichtungen über je eine Treiberwicklung eines einzigen Strom-Rückkopplungs-Trans formators mit einem dem Kollektorstrom proportionalen eingeprägten Basistreiberstrom angesteuert werden, und daß das Verhältnis des eingeprägten Basistreiberstroms zum Kollektorstrom mittels eines kapazitiven Stromteilers eingestellt wird.This task is accomplished with a push-pull inverter type described above ge according to the invention triggers that the transistor switching devices over one each Driver winding of a single current feedback trans formators with a proportional to the collector current impressed base driver current can be controlled, and that the ratio of the impressed base driver current to the collector current using a capacitive current divider is set.
Vorteilhaft besteht jede Wicklung des Stromtransformators aus nur einer Windung.Each winding of the current transformer is advantageously made from just one turn.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß mindestens zwei alternierend leitfähige Transistor-Schalteinrich tungen über je eine Treiberwicklung eines einzigen Strom transformators angesteuert werden, daß die Primärwicklung und die Sekundärwicklungen des Stromübertragers nur aus je einer einzigen Windung bestehen, und daß mittels eines kapazitiven Stromteilers exakt der Teil des Laststromes IL durch die Primärwicklung fließt, der für die opti male Ansteuerung der Transistor-Schalteinrichtungen er forderlich ist.The invention is characterized in that at least two alternating conductive transistor switching devices are controlled via a driver winding of a single current transformer, that the primary winding and the secondary windings of the current transformer consist of only a single turn, and that exactly by means of a capacitive current divider the part of the load current I L flows through the primary winding, which is necessary for the optimal control of the transistor switching devices.
Der Stromtransformator enthält eine Primärwicklung und zwei Sekundärwicklungen und besonders vorteilhaft nur zwei Wicklungen.The current transformer contains a primary winding and two secondary windings and particularly advantageous only two windings.
Der Stromtransformator hat ein Übersetzungsverhältnis von 1 : 1 und der kapazitive Stromteiler ist so ausgelegt, daß je nach Stromverstärkung der verwendeten Transistor- Schalteinrichtungen nur ein Drittel bis ein Zehntel des Laststromes IL durch die Primärwicklung des Stromtrans formators fließt.The current transformer has a transmission ratio of 1: 1 and the capacitive current divider is designed so that, depending on the current amplification of the transistor switching devices used, only a third to a tenth of the load current I L flows through the primary winding of the current transformer.
In einer Halbbrückenschaltung wird der kapazitive Teiler vorteilhaft durch die Brückenkondensatoren gebildet.The capacitive divider is in a half-bridge circuit advantageously formed by the bridge capacitors.
Zweckmäßig ist ein zusätzlicher Kondensator vorgesehen, der eine symmetrische Stromentnahme ermöglicht.An additional capacitor is expediently provided, which enables a symmetrical current draw.
Vorteilhaft ist abhängig von der Schwingfrequenz bei maximaler Belastung des Wandlers die Summenkapazität der Kondensatoren des kapazitiven Stromteilers so bemessen, daß der Strom durch die Transistorschalteinrichtungen bis zum Abschaltmoment bereits wesentlich verringert ist.Is advantageous depending on the oscillation frequency maximum load of the converter the total capacity of the Capacitors of the capacitive current divider dimensioned so that the current through the transistor switching devices up to the switch-off torque is already significantly reduced.
Zweckmäßig sind in jedem Basiskreis zusätzliche Bau elemente zum Verbessern des Schaltverhaltens der Tran sistor-Schalteinrichtungen angeordnet.Additional structures are expedient in each basic district elements to improve the switching behavior of the tran sistor switching devices arranged.
Für die zusätzlichen Bauelemente werden Widerstände, Dioden, Kondensatoren oder Induktivitäten, vorzugsweise nur Kondensatoren oder Induktivitäten, oder Kombinationen dieser Bauteile verwendet.For the additional components, resistors, Diodes, capacitors or inductors, preferably only capacitors or inductors, or combinations of these components used.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung hat der Ferritkern des Stromtransformators die Form eines Rohrkernes, dessen Länge wenigstens das Zwei fache seines Außendurchmessers aufweist. Dabei kann der Rohrkern auch durch mehrere kurze Rohr- oder Ringkerne gebildet sein. According to a particularly advantageous development of the Invention has the ferrite core of the current transformer Shape of a tube core, the length of which is at least two times its outer diameter. The Pipe core also through several short pipe or ring cores be educated.
Weiter ist der Strom-Rückkopplungs-Transformator zweck mäßig derart ausgebildet, daß er unterhalb seiner mag netischen Sättigung betrieben wird.The current feedback transformer is also useful moderately trained so that he likes below his netic saturation is operated.
Die Erfindung wird im folgenden an Ausführungsbeispielen und anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigenThe invention is based on exemplary embodiments and explained in more detail with reference to the drawings. In the Show drawings
Fig. 1 ein Schaltbild eines typischen Wechsel richters in Halbbrückenschaltung, Fig. 1 is a diagram of a typical inverter in the half-bridge circuit,
Fig. 2 ein Schaltbild einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gegentaktwechsel richters, und Fig. 2 is a circuit diagram of a first embodiment of a push-pull change judge according to the invention, and
Fig. 3 ein Schaltbild einer zweiten Ausführungs form eines erfindungsgemäßen Gegentaktwech selrichters. Fig. 3 is a circuit diagram of a second embodiment of a push-pull inverter according to the invention.
In Fig. 2 ist ein erfindungsgemäßer Gegentaktwechsel richter in Halbbrückenschaltung dargestellt.In Fig. 2, a push-pull change judge according to the invention is shown in half-bridge circuit.
Alternierend leitfähige Transistor-Schalteinrichtungen 1, 2 sind mit einer Gleichstromquelle 3 verbunden, die üblicherweise einen Sieb- oder Glättungskondensator 3a enthält. Die beiden Transistoren der Transistor-Schalt einrichtungen 1, 2 sind auch an die zu versorgende Last 4 angeschlossen. Der Stromkreis schließt sich über die Last 4 und Brückenkondensatoren 5, 6 sowie einen zusätzlichen Kondensator 7, die gleichzeitig einen kapazitiven Strom teiler für den Laststrom bilden. Die Primärwicklung 10 eines Stromtransformators 8, der einen Kern 9 und Sekun därwicklungen 11 und 12 aufweist, liegt in Reihe mit dem Kondensator 6. Die Sekundärwicklungen 11, 12 sind jeweils zwischen Basis und Emitter der Transistoren 1, 2 geschal tet und liefern die Treiberströme zur Ansteuerung der Transistoren 1, 2.Alternatingly conductive transistor switching devices 1 , 2 are connected to a direct current source 3 , which usually contains a filter or smoothing capacitor 3 a. The two transistors of the transistor switching devices 1 , 2 are also connected to the load 4 to be supplied. The circuit closes via the load 4 and bridge capacitors 5 , 6 and an additional capacitor 7 , which at the same time form a capacitive current divider for the load current. The primary winding 10 of a current transformer 8 having a core 9 and secondary windings 11 and 12 is in series with the capacitor 6th The secondary windings 11 , 12 are each switched between the base and emitter of the transistors 1 , 2 and supply the driver currents for driving the transistors 1 , 2 .
Parallel zu den Kollektor-Emitter-Strecken der Tran sistoren 1, 2 sind Gleichrichter 13, 14 geschaltet, um bei einer induktiven Lastkomponente der Last 4 die Transistor-Schalteinrichtungen 1, 2 vor unzulässigem Inversstrom und damit verbundener Gleichtaktleitung zu schützen. Der Inverter kann von einer üblichen Trigger schaltung gestartet werden, gebildet aus Bauteilen 15, 16, 17, 18.In parallel to the collector-emitter paths of the transistors 1 , 2 , rectifiers 13 , 14 are connected in order to protect the transistor switching devices 1 , 2 from an impermissible inverse current and the associated common mode line in the case of an inductive load component of the load 4 . The inverter can be started by a conventional trigger circuit, formed from components 15 , 16 , 17 , 18 .
Erfindungsgemäß bestehen die Wicklungen 10, 11, 12 nur aus je einer Windung, so daß sich ein Übersetzungsver hältnis von 1 : 1 ergibt. Der durch die Last 4 fließende Strom verzweigt sich - proportional der Kapazität der Kondensatoren 5, 6, 7 - in Teilströme durch diese Kon densatoren. Der in die Primärwicklung 10 des Stromtrans formators 8 fließende Stromanteil ist bestimmt durch das Verhältnis der Kapazität des Kondensators 6 zu der Summe der Kapazitäten der Kondensatoren 5, 6 und 7.According to the invention, the windings 10 , 11 , 12 consist of only one turn, so that a translation ratio of 1: 1 results. The current flowing through the load 4 branches - proportional to the capacitance of the capacitors 5 , 6 , 7 - in partial flows through these capacitors. The current component flowing in the primary winding 10 of the current transformer 8 is determined by the ratio of the capacitance of the capacitor 6 to the sum of the capacitances of the capacitors 5 , 6 and 7 .
Zur symmetrischen Stromentnahme aus dem Siebkondensator 3a wird die Kapazität des Kondensators 5 so groß aus geführt wie die Summe der Kapazitäten der Kondensatoren 6 und 7. Sofern Unsymmetrien in Kauf genommen werden, ist der Kondensator 7 nicht erforderlich. For the symmetrical current draw from the filter capacitor 3 a, the capacitance of the capacitor 5 is made as large as the sum of the capacitances of the capacitors 6 and 7 . If asymmetries are accepted, the capacitor 7 is not required.
Um bei maximaler Belastung des Gegentaktwandlers das Abschaltverhalten der Transistoren zu optimieren, wird die Summenkapazität der Kondensatoren 5, 6, 7 vorteilhaft so bemessen, daß sich bei der gewählten Schwingfrequenz der Laststrom bis zum Abschaltmoment bereits wesentlich verringert hat (Resonanzwandler).In order to optimize the switch-off behavior of the transistors when the push-pull converter is loaded to the maximum, the total capacitance of the capacitors 5 , 6 , 7 is advantageously dimensioned such that the load current has already decreased significantly up to the switch-off torque at the selected oscillation frequency (resonant converter).
Eine weitere Verbesserung des Schaltverhaltens kann dadurch erzielt werden, daß in Reihe zu den Basisan schlüssen der Transistor-Schalteinrichtungen 1, 2 zu sätzliche Bauteile 19, 20, wie z. B. Widerstände, Dioden, Kondensatoren, Induktivitäten, oder Kombinationen von diesen Bauteilen geschaltet werden.A further improvement in the switching behavior can be achieved in that connections to the basic connections of the transistor switching devices 1 , 2 to additional components 19 , 20 , such as. B. resistors, diodes, capacitors, inductors, or combinations of these components.
Zur Vermeidung von Verlusten im Basisansteuerkreis soll ten für die zusätzlichen Bauteile 19, 20 vorzugsweise nur Kondensatoren oder Induktivitäten verwendet werden.In order to avoid losses in the basic control circuit, only capacitors or inductors should preferably be used for the additional components 19 , 20 .
Derartige Gegentaktwechselrichter werden üblicherweise bis zur magnetischen Sättigung ihres Strom-Rückkopp lungs-Transformators betrieben, so daß die Schwing frequenz wesentlich von der Sättigungs-Induktion des Ferritkern-Materials beeinflußt wird. Bei gebräuchlichen Ferriten sinkt die Sättigungs-Induktion mit steigender Temperatur deutlich ab, was eine Erhöhung der Inverter- Schwingfrequenz zur Folge hat.Such push-pull inverters are usually until the magnetic saturation of your current feedback tion transformer operated so that the oscillation frequency significantly from the saturation induction of the Ferrite core material is affected. With common Ferrite decreases the saturation induction with increasing Temperature significantly, which means an increase in inverter Has oscillation frequency.
Deshalb wird in einer weiteren Ausgestaltung der Erfin dung der Ferritkern des Strom-Transformators wesentlich unterhalb seiner magnetischen Sättigung betrieben, so daß Änderungen der Sättigungsinduktion die Wechselrichter- Schwingfrequenz nicht beeinflussen. Darüber hinaus wird der Temperaturgang für die Permeabilität des Ferritkern- Materials so gewählt, daß die Schwingfrequenz des Inver ters innerhalb eines Temperaturbereiches nahezu konstant ist.Therefore, the Erfin Formation of the ferrite core of the current transformer essential operated below its magnetic saturation, so that Changes in saturation induction the inverter Do not influence the oscillation frequency. Beyond that the temperature response for the permeability of the ferrite core Material selected so that the oscillation frequency of the Inver ters almost constant within a temperature range is.
Ein besonders schnelles und verlustarmes Abschalten von Leistungstransistoren wird dann erzielt, wenn der Basis strom nahezu linear mit der Zeit abklingt, also ein etwa konstantes dIb/dt vorliegt, wie es beschrieben ist in Klaus Rischmüller "Basisansteuerung von Hochvolt-Schalt transistoren" im Handbuch "Schalttransistoren" (1979) der Firma Thomson-CSF. Dieser Verlauf des Basisstroms läßt sich bei selbstschwingenden Gegentaktwandlern vorteilhaft dadurch realisieren, daß ein Strom-Rückkopplungs-Trans formator mit nichtgesättigtem Ferritkern verwendet wird.A particularly fast and low-loss switching off of power transistors is achieved when the base current decays almost linearly over time, i.e. an approximately constant dI b / dt is present, as described in Klaus Rischmüller "Basic control of high-voltage switching transistors" in the manual "Switching transistors" (1979) from Thomson-CSF. This course of the base current can be realized advantageously in self-oscillating push-pull converters in that a current feedback transformer with unsaturated ferrite core is used.
Der Stromtransformator 8 soll bei möglichst kleinem Volumen eine definierte Induktivität, einen großen Kopp lungs-Faktor zwischen den einzelnen Wicklungen und eine kurze magnetische Weglänge aufweisen. Erfindungsgemäß werden diese Forderungen teilweise bereits durch die Verwendung nur einer Windung je Wicklung erreicht. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ergeben sich darüber hinaus zusätzliche Vorteile durch die besondere Form des Ferritkernes, der vorzugsweise als Rohrkern aus gebildet ist, und dessen Länge mindestens das Zweifache seines Außendurchmessers aufweist.The current transformer 8 should have a defined inductance, a large coupling factor between the individual windings and a short magnetic path length with the smallest possible volume. According to the invention, these requirements are in part already achieved by using only one turn per winding. In a further embodiment of the invention, additional advantages result from the special shape of the ferrite core, which is preferably formed as a tube core, and the length of which is at least twice its outer diameter.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt. Gegenüber der Ausführung nach Fig. 2 läßt sich der Stromtransformator 8 noch weiter vereinfachen unter Beibehaltung aller oben genannten Vorteile. Die Schaltung gemäß Fig. 3 ist so gewählt, daß der Strom transformator 8 hier sogar nur zwei Wicklungen 11, 12 beinhaltet, wobei jede Wicklung mit dem Emitter der zugehörigen Transistor-Schalteinrichtung 1, 2 verbunden ist und vorteilhafterweise aus nur einer einzigen Windung besteht, und der optimale Treiberstrom ebenfalls durch einen kapazitiven Stromteiler eingestellt ist.Another embodiment of the invention is shown in FIG. 3. Compared to the embodiment according to FIG. 2, the current transformer 8 can be further simplified while maintaining all of the advantages mentioned above. The circuit of FIG. 3 is selected such that the current transformer 8 here even only two windings 11, includes 12, wherein each winding is connected to the emitter of the associated transistor switching device 1, 2, and advantageously consists of only a single turn, and the optimal driver current is also set by a capacitive current divider.
In dieser Anordnung werden zeitweise beide Wicklungen des Stromtransformators 8 vom Laststrom durchflossen. Jede Wicklung 11, 12 ist abwechselnd Primär- und Sekundär wicklung. Die Bezeichnung der anderen Bauteile entspricht Fig. 2.In this arrangement, the load current flows through both windings of the current transformer 8 at times. Each winding 11 , 12 is alternately primary and secondary winding. The designation of the other components corresponds to FIG. 2.
Der erfindungsgemäße verlustarme selbstschwingende Gegen taktwechselrichter paßt den Basis-Steuerstrom optimal dem jeweiligen Kollektorstromverlauf der Transistor-Schalt einrichtungen an und verhindert damit sowohl die ver lustreiche Gleichtaktleitung als auch unnötige Basis kreis-, Leitend- und Abschalt-Verluste. Die Stromanpas sung mittels eines verlustlosen kapazitiven Stromteilers ermöglicht den Einsatz eines einzigen Strom-Rückkopp lungs-Transformators, dessen Wicklungen aus nur je einer einzigen Windung bestehen. Eine rohrförmige Transforma tor-Kernform kann die vorteilhafte enge Kopplung zwischen den Wicklungen noch verbessern und bei kleinem Kernvolu men die erforderliche Induktivität bilden. Ein nicht gesättigter Ferritkern mit ausgesuchtem Temperaturver halten ermöglicht konstante Betriebsdaten über einen grö ßeren Temperaturbereich.The low-loss self-oscillating counter according to the invention clock inverter fits the basic control current optimally respective collector current curve of the transistor switching facilities and thus prevents both ver fun common mode as well as unnecessary basis circuit, conduction and switch-off losses. The electricity pas solution using a lossless capacitive current divider enables the use of a single current feedback tion transformer, whose windings consist of only one single turn exist. A tubular transforma Tor core shape can be the beneficial close coupling between still improve the windings and with a small core volume men form the required inductance. A not saturated ferrite core with selected temperature ver hold enables constant operating data over a large outer temperature range.
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