DD271988A1 - Schaltungsanordnung zum ausraeumen und abschalten eines leistungstransistors - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Ausraeumen und Abschalten eines Leistungstransistors. Erfindungsgemaess steht ein vom Impulsgenerator fuer die Ansteuerstufe des Leistungstransistors getakteter Schaltverstaerker ueber einen Uebertrager mit dem Eingang des Leistungstransistors in Verbindung. Der Uebertrager ist ausserdem mit einem zweiten Eingang des Schaltverstaerkers gekoppelt. Fig. 1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Dib Erfindung wird angewendet, um Leistungstransistoren (z.B. von Schaltnetzteilen, Motorsteuerstufen, D-Verstärkern u.a.) schnell und funktionssicher auszuräumen und abzuschalten.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es sind Schaltungsanordnungen zur Basisansteuerung von Hochyoltschalttransi&icren bekannt, die zum schnellen Ausschalten dieses Transistors die in magnetischen Bauteilen (Drosseln und Übertrager) gespeicherte Energie nutzen. Ein Grundkonzept benutzt die in der Flußphase eines Ansteuerübertragers gespeicherte Energie, wobei die dadurch auftretende Rückschlagspannung den Transistor ausschaltet (siehe 1.) Jacob/Schaltnetzteile MV-DDR1987,2.) Base Circuit design for high voltage switching transistors in power converters/Mullard technical communications Nr. 124/74 oder 3.) Wüstehube J./ Schaltnetzteile).

Der Nachteil dieses Konzeptes ist der von der Länge des Ein-Ansteuerimpulses abhängige Energieinhalt für den Ausschaltvorgang. Ein weiteres Konzept sieht eine im Basiskreis angeordnete Induktivität vor, welche von dem während der Speicherzeit fließenden Ausräumstrom gespeist wird und die dabei gespeicherte Energie zum Abschalten genutzt wird.. (Literatur 1., 2. u. 3.). Dieses Konzept besitzt den Nachteil, daß bei Anwendung der vorteilhaften Schaltung mit Antisättigungsdiode am Transistor und der damit verbundenen kurzen Speicherzeiten desselben die Abschaltenergie oft zu gering ist. Ein v/eiterer Nachteil ist die schwierige Dimensionierung dieser Drossel für die unterschiedlichen Betriebsbedingungen (Impulsbreite, Kollektorstrom, Temperatur) und Exemplarsteuerungen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Verbesserung des Schaltverhaltens des Leistungstransistors, insbesondere soll dieser schnell, funktionssicher und definiert ausgeräumt und abgeschaltet werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für jede Lastbedingung des Leistungstransistors eine von der Einschaltzeit des Leistungstransistors unabhüngigo Speicher· und Abschaltzeit des Leistungstransistors zu schaffen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Schaltungsanordnung zum Ausräumen und Abschalten eines Leistungstransistors mit einer von einem Impulsgenerator gesteuerten Ansteuorstufe für den Leistungstransistor und mit einem Übertrager, dessen Sekundärwicklung diodenentkoppelt mit dem Eingang des Leistungstransistors in Verbindung steht,

dadurch gelöst, daß an die Primärwicklung des Übertragers ein vom Impulsgenerator getakteter Schaltverstärkter

angeschlossen ist und daß der Übertiager mit einem weiteren Eingang des Schaltverstärkers in Verbindung steht.

Das Schaltverhalten des Leistungstransistors wird funktionssicherer, da auch für kleine Einschaltzeiten des Leistungstransistors

die erforderliche Energie zum sicheren Abschalten des Loistungstransistors über den getakteten Schaltverstärker bereitgestellt

Der Einfluß einer Betriebsspannungsänderung, die sich als eint) Veränderung der Einschaltzeit des Leistungstransistors zeigt,

auf die Speicher- und Abschaltzeit des Leistungstransistors wird eliminiert.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1: Blockschaltbild der Erfindung F'yi. 2: Diskrete Schaltungsanordnung ilbs Blockschaltbildes gemäß Fig. 1.

In Figur t ist ein Blockschaltbild des Ausführungsbeispiels dargestellt. Ein Impulsgenerator 1 steuert in bekannter Weise eine Ansteuerstufe 2 für einon Leistungstransistor 3. Gleichzeitig taktet der Impulsgenerator 1 einen Schaltverstärker 4, der

ausgangsseitig einen als Drossel 5 ausgebildeten Übertrager steuert. Eine Anzapfung 6 der Drossel 5 als Übei tragerausgang steht über eine Diode 7 zum Zweck des Ausräumens und Ausschaltens des Leistungstransistors 3 mit dessen Basis in

Verbindung. Darüber hinaus ist die Anzapfung 6 mit einem weiteren Eingang des Schaltverstärkers 4 gekoppelt. Der Schaltverstärker 4 steuort den Aufmagnetisierungsstrom der Drossel 5. Dieser Aufmagnetisierungsstrom wird über den Impulsgenerator 1 ausgeschaltet und über die Rückführung von der Anzapfung 6 zum Schaltverstärker 4 eingeschaltet. Mit der Abschaltimpulsflanke für den Leistungstransistor wird de Aufmagnetisierungssirom der Drossel 5 abgeschaltet, wodurch diese

umschwingt und die in ihr definiert gespeicherte Energie den Leistungstransistor 3 anschaltet. Ist die Drossel 5 entmagnetisiert, wird der Aufmagnetisierungsstrom über die besagte Rückführung sofort wieder eingeschaltet.

Damit ergeben sich für die Drossel 5 annähernd konstante Aufmagnetisierungszeiten; die Abschaltenergie für den Leistungstransistor 3 ist unabhängig von dessen Einschaltzeit, annähernd konstant und auch unabhängig von E.xemplarsteuerungen des Leistungstransistors 3. In Figur 2 ist eine konkrete Ausführungsform des vorgenannten Blockschaltbildes dargestellt. Der Schaltverstärker besteht aus Transistoren 8.8,10.11, aus Dioden 12,13,14,15,16, aus Widerständen 17,18,19,20,21,22,23,24,25 sowie aus Kondensatoren 26,27,28,29. Der Impulsgenerator 1 steuert einen Transistor 30 an, dessen Kollektor über einen Widerstand 31 die Ansteuerstufe 2 für den Leistungstransistor 3 schaltet und der über einen Widerstand 32, über den Widerstand 17 und dessen Emitter unmittelbar mit

dem Schaltverstärker 4 in Verbindung steht.

Im stationären Betriebsfall wird nach der Entmagnetisierung der Drossel 5 durch die an ihr entstehende Spannungsänderung der Transistor 11 über den Transistor 8 sowie die RC-Kombination aus dem Widerstand 22 und dem Kondensator 28 sofort wieder

durchgesteuert; die Aufmagnetisierung der Drossel 5 beginnt erneut. Mit Anliegen eines „EirT-lmpulses am Transistor 30 werden über den Widerstand 31 die Ansteuerstufe 2 aktiviert, über den Widerstand 32 der Basisstrom des Transistors 11 vom

Transistor 30 übernommen und der Transistor 8 über den Transistor 9 gesperrt. Gleichzeitig wird der Kondensator 26 über die Diode 12 und den Widerstand 17 entladen. Sperrt der Transistor 30, so bleibt der Transistor 9 durch die Wirkung des RC-Gliedes,

bestehend aus dem Widerstand 20 und dem Kondensator 27, dessen Spannung durch die Dioden 14,15 stabilisiert wird, noch kurze Zoit leitend. Dadurch bleibt Transistor 8 gesperrt. Dadurch sperrt der Transistor 11, wobei die Kombination aus Transistor 10, Diode 1 (i, Kondensator 29 und Widerständen 23. 24 zur Beschleunigung dieses Vorganges dient. Die Spannung an der

Drossel 5 schwingt um. Transistor 8 wird sicher gesperrt, wobei die Diode 13 der Spannungsbegrenzung dien! Dio Diode 7 wird

leitend, so daß die Entmagnetisierung der Drossel 5 über die Basis-Emitier-Strecke des Leistungstransistors 3 erfolgt. Dieser wird aufgrund des Durchbruches seiner Basis-Emitter-Strecke schnell ausgeräumt und abgeschaltet.

DIs Widerstände 13,25 sind die Basis-Emitter-Widerstände der Transistoren 8 bzw. 11. Die Widerstände 21,31,32 dienen der Strombegrenzung. Liegen kain 9 Impulse am Transistor 30 an, d. h. ist er ständig gesperrt, wird der Kondensator 26 nicht mehr entladen, und die an

ihm anstehonde Spannung sperrt den Transistor 8 und somit auch den Transistor 11.

Claims (1)

1. Schaltungsanordnung zum Ausräumen und Abschalten eines Leistungstransistors mit einer von einem Impulsgenerator gesteuerten Ansteuerstufe für den Leistungstransistor und mit einem Übertrager, dessen Sekundärwicklung diodenentkoppelt mit dem Eingang des Leis'iungstransistors in Verbindung steht, gekennzeichnet dadurch, daß an die Primärwicklung des Übertragers (5) ein vom Impulsgenerator (1) getakteter Schaltverstärker (4) angeschlossen ist und daß der Übertrager (5) mit einem weiteren Eingang des Schaltverstärkers (4) in Verbindung steht.

   Hierzu 1 Seite Zeichnungen