DE4317154B4 - Circuit for driving a switching transistor - Google Patents
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Abstract
Schaltung zur Ansteuerung eines Schalttransistors (Q4) über einen Treibertrafo (Ü), dessen Primärwicklung (Lp) an den Ausgang (d) einer von einer Schaltspannung (H) gespeisten Steuerstufe (Q2, Q3) und dessen Sekundärwicklung (Ls) an die Basis des Schalttransistors (Q4) angeschlossen ist, wobei der Treibertrafo (Ü) im Vorwärtsbetrieb betrieben ist, die Primärwicklung (Lp) und die Sekundärwicklung (Ls) gleiche Polarität haben und in Reihe zur Primärwicklung (Lp) ein erster Kondensator (C2) liegt, der ein erstes Ende der Primärwicklung (Lp) mit einer Betriebsspannung (Uo) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ende der Primärwicklung (Lp) über einen zweiten Kondensator (C3) mit Erde verbunden ist.circuit for driving a switching transistor (Q4) via a driver transformer (Ü) whose primary winding (Lp) to the output (d) of one of a switching voltage (H) fed Control stage (Q2, Q3) and its secondary winding (Ls) to the base the switching transistor (Q4) is connected, wherein the driver transformer In the forward operation is operated, the primary winding (Lp) and the secondary winding (Ls) same polarity have and in series to the primary winding (Lp) is a first capacitor (C2) having a first end of primary (Lp) connects to an operating voltage (Uo), characterized that the second end of the primary winding (Lp) over a second capacitor (C3) is connected to earth.
Description
Die Erfindung geht aus von einer Schaltung zur Ansteuerung eines Schalttransistors gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere für die Zeilenendstufe in einem Fernsehempfänger.The The invention is based on a circuit for driving a switching transistor according to the generic term of claim 1, in particular for the line output stage in a television receiver.
Bei einer Zeilenablenkschaltung für einen Fernsehempfänger muß der den Zeilentransformator steuernde, als Schalter arbeitende Zeilenendstufentransistor mit positiven und negativen Basisströmen angesteuert werden. Es ist bekannt, den Zeilenendstufentransistor über einen sogenannten Treibertrafo anzusteuern, dessen Sekundärwicklung an die Basis des Endstufentransistors angeschlossen und dessen Primärwicklung an den Ausgang einer mit einer zeilenfrequenten Schaltspannung gesteuerten Transistorstufe angeschlossen ist. Bei einer solchen Schaltung besteht die Vorgabe, für die Treiberstufe eine möglichst kleine positive Versorgungsspannung zu verwenden, da sonst eine zu große Leistung in dieser Treiberstufe verbraucht wird. Diese Lösung ist nicht kostengünstig, und es entstehen Startprobleme, wenn die positive Versorgungsspannung aus Gründen der Leistungsminimierung zu klein gewählt wird.at a line deflection circuit for a television receiver must the the row transformer controlling, acting as a switch Zeilenendstufentransistor be driven with positive and negative base currents. It is known to drive the Zeilenendstufentransistor via a so-called driver transformer, its secondary winding connected to the base of the output stage transistor and its primary winding to the output of a line frequency-controlled switching voltage Transistor stage is connected. In such a circuit exists the default, for the driver stage one possible small positive supply voltage to use, otherwise one too big Power is consumed in this driver stage. This solution is not inexpensive, and startup problems arise when the positive supply voltage for reasons the power minimization is too small.
Bei einer Ansteuerung mittels Treibertrafo und Sperrwandler wird die Versorgungsspannung transformiert, so daß bei Änderung der Versorgungsspannung dieses einen direkten Einfluß auf den Basisstrom des Leistungsschalttransistors zufolge hat. Auch das Abschalten des Leistungsschalttransistors ist durch das Sperrwandlerprinzip ein Problem, da ein Zusammenbrechen der Versorgungsspannung ein Einschalten des Leistungsschalttransistors bewirkt, wogegen schaltungstechnische Sicherungsmaßnahmen eingesetzt werden müssen. Da der Sperrwandlertrafo in der Sättigung betrieben wird, entstehen auch nachteilige Temperatureinflüsse aus dem transformierten Basisstrom.at a drive by means of driver transformer and flyback converter is the Supply voltage transformed so that when changing the supply voltage this has a direct influence on has the base current of the power switching transistor according to. Also the switching off of the power switching transistor is by the flyback converter principle a problem because a breakdown of the supply voltage turns on the power switching transistor causes, whereas circuitry security measures must be used. Since the flyback transformer is operated in saturation, also arise adverse temperature effects from the transformed base stream.
Auch die Linearisierung der Eingangskennlinie des Leistungsschalttransistors durch einen Vorwiderstand in der Basis ist nicht leistungseffizient, da hier zusätzlich ein weiteres Leistungsbauelement verwendet werden muß. Es muß zusätzlich ein Kondensator oder eine Diode parallel geschaltet werden, um nicht den negativen Basisstrom zu begrenzen. Weiterhin tritt beim Abschalten des Sperrwandlers eine positive Spitzenspannung auf, die durch ein RC-Glied abgedämpft werden muß, da sonst zu Beginn der Einschaltphase des Endtransistors ein größerer positiver Basisstrom fließen würde.Also the linearization of the input characteristic of the power switching transistor through a series resistor in the base is not power-efficient, there in addition another power device must be used. There must be an additional one Capacitor or a diode to be connected in parallel, not to to limit the negative base current. Furthermore occurs when switching off of the flyback converter on a positive peak voltage, by an RC element attenuated must become, otherwise at the beginning of the switch-on of the final transistor, a larger positive Base current flow would.
Eine
Schaltung zur Ansteuerung eines Schalttransistors über einen
Treibertrafo nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine möglichst leistungseffiziente und kostengünstige Schaltung zur Ansteuerung des Schalttransistors zu schaffen.Of the Invention is based on the object, a power-efficient as possible and cost-effective To provide circuit for driving the switching transistor.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale der Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.These The object is achieved by the features specified in claim 1 of the invention solved. Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.
Die erfindungsgemäße Schaltung steuert einen Leistungsschalttransistor mittels Treibertrafo im Vorwärtsbetrieb an, wobei die Primär- und Sekundärwicklung die gleiche Polarität aufweisen. In Serie zu der Primärwicklung des Treibertrafos liegt ein erster Kondensator, so daß nur eine Versorgungsspannung Verwendung findet. Der erste Kondensator verbindet hierbei ein erstes Ende der Primärwicklung mit der Betriebsspannung, und das zweite Ende der Primärwicklung ist über einen zweiten Kondensator mit Erde verbunden. Ein Strommeßwiderstand liegt in Reihe zur Primärwicklung des Treibertrafos, um eine Regelinformation zu gewinnen und so den positiven Strom während der Einschaltdauer des Schalttransistors auf der Sekundärseite zu regeln.The inventive circuit controls a power switching transistor by means of a drive transformer in forward operation where the primary and secondary winding the same polarity exhibit. In series with the primary winding the driver transformer is a first capacitor, so that only one Supply voltage is used. The first capacitor connects here a first end of the primary winding with the operating voltage, and the second end of the primary winding is over a second capacitor connected to ground. A current measuring resistor is in series with the primary winding of the driver transformer to gain control information and so on positive electricity during the duty cycle of the switching transistor on the secondary side too regulate.
Vorteilhaft bei dieser Schaltung ist, daß durch den Einsatz des in Reihe angeordneten Kondensators auf eine zweite Betriebsspannung zur Erzeugung des negativen Basisstromes verzichtet wird. Desweiteren wird der Trafo nicht in der Sättigung betrieben, wodurch kein Einfluß der Temperatur auf das Betriebsverhalten des Trafos entsteht. Durch die Regelung hat die Toleranz der Betriebsspannung keinen Einfluß auf den Basisstrom, und weiterhin muß keine Linearisierung der Eingangskennlinie des Transistors über Leistungsvorwiderstände oder eine hochohmige Sekundärinduktivität vorgenommen werden. Hierduch entfällt auch der Kondensator oder die Diode parallel zum Widerstand. Ein RC-Glied zur Abdämpfung auf der Primärseite ist nicht mehr notwendig.Advantageous in this circuit is that through the use of the capacitor arranged in series on a second Operating voltage for generating the negative base current omitted becomes. Furthermore, the transformer is not operated in saturation, which no influence of Temperature on the performance of the transformer is created. By the regulation has no influence on the tolerance of the operating voltage Base current, and still no linearization the input characteristic of the transistor via power resistors or made a high-impedance secondary inductance become. Hierduch deleted also the capacitor or the diode parallel to the resistor. One RC element for damping on the primary side is no longer necessary.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figur an einer Zeilenendstufe für einen Fernsehempfänger erläutert.One embodiment The invention will be described below with reference to the figure at a line end stage for one TV receiver explained.
In der Figur ist die zeilenfrequente Steuerspannung H von der Klemme a an die Basis des Transistor Q1 angelegt, die über den Widerstand R4 geerdet und über ein Gegenkopplungsnetzwerk mit den Widerständen R2 und R3 und dem Kondensator C1 mit dem Kollektor verbunden ist. Der Kollektoranschluß c des Transistors Q1 ist mit den miteinander verbundenen Basen der Transistoren Q2, Q3 verbunden. Der Verbindungspunkt d der Emitter von Q2, Q3 ist an die Primärwicklung Lp des Treibertrafos Ü angeschlossen, dessen Sekundärwicklung Ls an die Basis des Schalttransistors Q4 der Zeilenendstufe mit dem Zeilentrafo Tr angeschlossen ist. Die Primärwicklung Lp ist außerdem über den Kondensator C2 und die Diode D1 an die Betriebsspannung Uo angeschlossen. Das andere Ende der Primärwicklung Lp ist über den Kondensator C3 und den Strommeßwiderstand R7 geerdet. Der Strommeßwiderstand R7 liegt sowohl im Fußpunkt der Primärwicklung Lp als auch im Fußpunkt der Transistorstufe Q2 und Q3. Die am Widerstand R7 abfallende Spannung UR7 wird mit dem Integrierglied R6 und C4 integriert und über den Widerstand R5 als Reglestrom I2 der Basis von Q1 zugeführt.In the figure, the line frequency control voltage H from terminal a is applied to the base of transistor Q1 which is grounded via resistor R4 and connected to the collector via a negative feedback network comprising resistors R2 and R3 and capacitor C1. The collector terminal c of the transistor Q1 is connected to the interconnected bases of the transistors Q2, Q3. The connection point d of the emitters of Q2, Q3 is connected to the primary winding Lp of the driver transformer Ü closed, the secondary winding Ls is connected to the base of the switching transistor Q4 of the Zeilenendstufe with the Zeilentrafo Tr. The primary winding Lp is also connected via the capacitor C2 and the diode D1 to the operating voltage Uo. The other end of the primary winding Lp is grounded via the capacitor C3 and the current measuring resistor R7. The current measuring resistor R7 is located both in the base of the primary winding Lp and in the base of the transistor stage Q2 and Q3. The voltage UR7 dropping across the resistor R7 is integrated with the integrator R6 and C4 and fed via the resistor R5 as a control current I2 to the base of Q1.
Im folgenden wird die Wirkungsweise der Schaltung erläutert. In der folgenden Beschreibung wird die Schaltung im eingeschwungenen Zustand betrachtet.in the The following explains the operation of the circuit. In In the following description, the circuit is in steady state State considered.
Mit der positiven Flanke von H, also dem Übergang vom Wert "O" auf den Wert "1", wird der Transistor Q1 in den ON-Betrieb geschaltet, der die Basis des Transistors Q3 gegen Masse schaltet. Von dem Kondensator C3, an dem sich eine Spannung entsprechend dem Tastverhältnis von H einstellt, fließt nun ein Strom IOFF/ü über die Primärwicklung Lp und den Transistor Q3. Während dieser Zeit wird der Kondensator C2 über die Diode D1 geladen, wodurch sich an dem Kondensator C2 eine Spannung von UC2 ≈ U0 einstellt.With the positive edge of H, ie the transition from the value "O" to the value "1", the transistor Q1 is switched to the ON mode, which switches the base of the transistor Q3 to ground. From the capacitor C3, at which a voltage corresponding to the duty cycle of H adjusts, now flows a current I OFF / ü via the primary winding Lp and the transistor Q3. During this time, the capacitor C2 is charged via the diode D1, whereby a voltage of UC2 ≈ U 0 is established at the capacitor C2.
Wenn H = "0" ist, ist der Transistor Q1 im Linearbetrieb und arbeitet als Regeltransistor. Durch den Widerstand R1 fließt der Strom IR1 ≈ (UL + UC2)/R1.If H = "0" is the transistor Q1 in linear mode and works as a control transistor. By the Resistor R1 flows the current IR1 ≈ (UL + UC2) / R1.
Die Ströme I1, I2 erzeugen die Basisvorspannung (I1 + I2) × R4 für Q1, wodurch ein Arbeitspunkt eingestellt wird mit einer Spannung UL, der Schwankungen von U0 ± Q toleriert, ohne Einfluß zu nehmen auf den Strom ION im Ablenktransistor Q4.The currents I1, I2 create the base bias (I1 + I2) x R 4 is Q1, whereby an operating point is set tolerated with a voltage UL, the fluctuations of U 0 ± Q, without having any influence on the current I ON in the deflection transistor Q4.
Der Strom ION/ü ergibt an R7 eine Spannung UR7, die über den Widerstand R6 und den Kondensator C4 integriert wird. Der Mittelwert des Stromes ION/ü nimmt nun Einfluß über den Widerstand R5 auf den Regeltransistor Q1. Steigt die Spannunug (ION/ü) × R7, wird über den Strom I2 die Spannung UL zurückgeregelt.The current I ON / ü gives at R7 a voltage UR7, which is integrated via the resistor R6 and the capacitor C4. The mean value of the current I ON / ü now influences the regulating transistor Q1 via the resistor R5. Increases the Spannunug (I ON / g) x R7, the voltage UL is regulated back via the current I2.
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