JPH09246935A - 周期的に操作されるスイッチングトランジスタ用制御回路 - Google Patents

周期的に操作されるスイッチングトランジスタ用制御回路

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JPH09246935A
JPH09246935A JP9009140A JP914097A JPH09246935A JP H09246935 A JPH09246935 A JP H09246935A JP 9009140 A JP9009140 A JP 9009140A JP 914097 A JP914097 A JP 914097A JP H09246935 A JPH09246935 A JP H09246935A
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switching transistor
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フランソワ イヴ
Daniel Lopez
ロペ ダニエル
Gerard Rilly
リル ジェラール
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K4/00Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions
    • H03K4/06Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape
    • H03K4/08Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape
    • H03K4/48Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape using as active elements semiconductor devices
    • H03K4/60Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape using as active elements semiconductor devices in which a sawtooth current is produced through an inductor
    • H03K4/62Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape using as active elements semiconductor devices in which a sawtooth current is produced through an inductor using a semiconductor device operating as a switching device

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  • Electronic Switches (AREA)
  • Details Of Television Scanning (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 作動電圧U1に接続されているトランスTr
の1次巻線に直列に接続されている周期的に操作される
スイッチングトランジスタT用制御回路において、スイ
ッチング損が低減されるようにする。 【解決手段】 直流電圧源Eが周期的に操作されるスイ
ッチSとコアKおよびタップ2を有するコイルLとを介
してスイッチングトランジスタのベースに接続され、2
つのコイル部分L1,L2は反対の方向の巻かれてお
り、タップ2は、ダイオードD2を介してアースされる
かまたはスイッチングトランジスタTのエミッタに接続
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、請求項1の上位概念に
記載の周期的に操作されるスイッチングトランジスタ用
制御回路に関する。この種のスイッチングトランジスタ
は例えば、テレビジョン受信機に対する走査線出力側段
またはスイッチイング電源回路装置において必要とされ
る。
【0002】
【従来の技術】走査線偏向回路およびスイッチイング電
源回路装置では両方とも、32kHzの走査線周波数に
おける高詳細システムに対する走査線偏向に対しておよ
び更に絶縁分離形トランスの寸法を低減するためにスイ
ッチイング電源回路装置に対して、一層高い動作周波数
が使用されるようになっている。スイッチングトランジ
スタにおけるスイッチオンオフ損は、動作周波数の上昇
に従って比例的に増大する。それ故に、回路の全体の効
率を改善するために、スイッチングトランジスタにおけ
るこのようなスイッチオンオフ損を低減することに努力
が払われている。
【0003】
【発明が解決すべき課題】本発明の課題は、スイッチン
グトランジスタにおけるスイッチオンオフ損を低減する
ことを可能にする、冒頭に述べた形式のスイッチングト
ランジスタ用制御回路を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明によれ
ば請求項1の特徴部分に記載の構成によって解決され
る。本発明の有利な実施例はその他の請求項に記載され
ている。
【0005】
【発明の実施の形態】要するに本発明は、直流電圧源が
周期的に操作されるスイッチエレメントとコアおよびタ
ップを有するコイルとを介してスイッチングトランジス
タのベースに接続され、かつ2つのコイル部分が反対の
方向に巻回されており、かつ前記タップは、ダイオード
を介してアースかまたはスイッチングトランジスタのエ
ミッタに接続されるという事実から成っている。
【0006】スイッチングトランジスタに対する本発明
の制御回路は、公知の回路より多数の利点を有してい
る。この回路は特に単純である。その理由は、この回路
が高価受動素子を僅かしか必要としないからである。特
に、スイッチングトランジスタの非常に迅速でかつ損失
のないスイッチオフが実現される。回路はこの場合、ま
さに1つのインダクタンスしか有していない電流変換器
として作用し、一方において1次巻線および2次巻線を
有している本来の電流変換器は必要でない。スイッチン
グトランジスタの導通フェーズの期間のベース電流は、
所望の手法において、スイッチングトランジスタのコレ
クタ電流に比例しており、即ちそれは、スイッチングト
ランジスタの導通フェーズの期間に零から出発してのこ
ぎり波形を以て上昇する。ベース電流の、スイッチング
トランジスタのコレクタ電流に対するこのダイナミック
な整合がこの期間のスイッチングトランジスタにおける
損失を低減しかつ一層良好な効率を実現する。この回路
により、特に高い動作周波数において、スイッチングト
ランジスタにおいて生じる損失を著しく低減することが
可能になる。
【0007】スイッチに接続されているコイル部分とス
イッチングトランジスタのベースに接続されているコイ
ル部分との間の巻数比は有利には約3:1である。この
選定により、放電フェーズにおけるスイッチングトラン
ジスタの負のベース電流の最適な振幅が保証される。
【0008】本発明の実施例において、スイッチエレメ
ントに接続されている、第1のコイル部分の端部は、ダ
イオードおよびコンデンサによって形成される直列回路
を介してアースに接続されている。この場合、コンデン
サは、抵抗を介してスイッチングトランジスタのベース
に接続されている。この回路において、コンデンサは、
放電フェーズの後にコイルを放電するために用いられ
る。この場合、コイルに電流の形において蓄積されてい
るエネルギーは電圧の形においてこのコンデンサに転送
される。コンデンサに生じる電圧は、スイッチングトラ
ンジスタを遮断するために用いられる。それ故にこのコ
ンデンサは有利にも、2つの役割を果たし、即ちコイル
を放電する目的のために放電フェーズ後にコイルにおけ
るエネルギーを受容すること、およびこの期間の間のス
イッチングトランジスタのベースに対する負の電圧の準
備。
【0009】直流電圧源は、スイッチングトランジスタ
によって制御されるトランスの巻線によって給電される
整流器回路によって形成することもできる。これによ
り、回路全体を簡単にすることができる。その場合、回
路を始動する目的のために始動回路が必要になる可能性
がある。スイッチは、トランジスタまたはMOSFET
によって形成することができる。
【0010】
【実施例】次に本発明を図示の実施例につき図面を用い
て詳細に説明する。
【0011】説明中、次の記号が使用されている。
【0012】 ib スイッチングトランジスタのベース電流 ic スイッチングトランジスタのコレクタ電流 i1 正のベース電流の最大値 i2 負のベース電流の最大値 i2′ 放電フェーズの終了時のベース電流 n1 コイル部L1の巻数 n2 コイル部L2の巻数 UD ダイオードのブレークダウン電圧 Ube スイッチングトランジスタのベース/エミッタ順方向電圧 U2 生成される作動電圧 Us スイッチング電圧 図1には、スイッチングトランジスタTと、絶縁分離形
トランスTと、作動電圧U2を生成するための整流器回
路4とを有するスイッチイング電源回路装置が図示され
ている。絶縁分離形トランスTは有利には、変化する振
幅および極性の作動電圧を生成するための複数の2次巻
線を含んでいる。スイッチングトランジスタTは周期的
に、制御または駆動回路によってオンオフ切換される。
制御回路は、電圧源Eと、スイッチング電圧Usによっ
て周期的に操作されるスイッチSと、コアおよび反対の
方向において巻回されている2つのコイル部L1および
L2を有しているコイルLと、ダイオードD2を介して
アースされているタップ2とを含んでいる。スイッチS
に接続されている、コイルLのタップ1は、ダイオード
D1,抵抗R1およびコンデンサCによって形成されて
いる直列回路を介してアースに接続されている。コンデ
ンサCは、抵抗R2を介してスイッチングトランジスタ
Tのベースに接続されている。スイッチングトランジス
タTのベースは抵抗R3を介してアースに接続されてい
る。
【0013】制御回路の動作方法を以下に、図2を参照
して、動作期間の間の種々の過程に対して順次説明す
る。
【0014】t0〜t1のスイッチングトランジスタT
の導通フェーズ 回路は、動作期間開始時の時点t0において無電流およ
び無電圧であるものと仮定する。t0において、スイッ
チSはスイッチング電圧Usによって閉成され、その結
果コイルLのタップ1に正の電圧Eが現れる。従って、
ベース電流ibがコイルLを介してスイッチングトラン
ジスタTのベースに流れ始め、ベース電流ibは、コイ
ルLのインダクタンスに基づいてのこぎり波形を以て上
昇しかつスイッチングトランジスタTを介して比例する
コレクタ電流icを生成する。2つのコイル部L1,L
2の逆方向の巻回の結果として、コイルL2のタップ2
には負の電圧が生じ、その結果ダイオードD2はこの期
間の間は阻止されている。
【0015】t1〜t2の放電(デプレーション)フェ
ーズ スイッチSは放電フェーズの開始時における時点t1に
おいてスイッチング電圧Usによって開放されている。
コイルLのタップ1にもはや電流は流れることができな
い。磁化はこの時、コイル内に完全に集中されており、
磁化電流は最初、引き続き流れるはずである。この時大
きな負のベース電流ibがスイッチングトランジスタT
のベースからタップ2および3の間のコイル部L2およ
びこの時導通しているダイオードD2を介してアースに
流れる。磁化は、値i2からi2′に比較的緩慢に変化
する。しかしコイルLはまだ、放電フェーズの終了時
に、即ち時点t2において完全に放電されていない。
【0016】コイルLの放電または消磁フェーズ 今やスイッチングトランジスタTのベースは最終的に放
電されている、即ち電荷キャリアのすべては空乏化され
かつコレクタ電流icは零に減衰される。この時ベース
におけるインピーダンスは明らかに上昇し、その結果認
められる電流はもはやべースに流れない。それ故にコイ
ルLをまだ流れる電流は別の経路を見つけなければなら
ない。今やこの電流はコンデンサCは抵抗R1,ダイオ
ードD1,タップ1および2の間のコイル部L1および
ダイオードD1を介して流れる。時点t3において、コ
イルLは完全に放電されており、即ちコイルLに電流の
形において蓄積されたエネルギーは負の電圧の形におい
てコンデンサCに転送される。
【0017】動作期間の間の残りの時間 すべての電流が零に減衰されている、動作期間t0〜t
4の残りの時間t3〜t4の間、コイルLの消磁により
コンデンサCに生じる負の電圧が、スイッチングトラン
ジスタTのベースに現れかつこのトランジスタが引き続
き遮断状態に留まることを保証する。それ故にコイルL
の放電に役立つコンデンサCは同時に、その充電によっ
て生成される負の電圧を、スイッチングトランジスタT
のベースにおいて逆バイアス電圧として使用されるよう
にする。このようにして回路は、時点t0に相応する時
点t4において、次の動作期間の開始時にスイッチSの
閉成によって準備されている。
【0018】図3には、成層巻線として実現されている
2つのコイル部L1,L2を有するコアKが図示されて
いる。コアKは所謂ローラまたはマッシュルーム形コア
として実現されている。
【0019】図4には再び、図1の構成要素が示されて
いる。スイッチングトランジスタTに対する作動電圧U
1は、電源電圧UNから電源整流器4および充電コンデ
ンサ5を介して得られる。正の電圧Eは、ダイオードD
3およびコンデンサ6を用いて巻線Wにおいて現れるパ
ルス電圧の整流によって得られる。スイッチングトラン
ジスタTのエミッタ区間における電流測定抵抗R4は、
コレクタ電流icに比例している電圧を送出し、この電
圧がしきい値回路7を用いて、所定のコレクタ電流ic
においてスイッチングトランジスタTが遮断されるよう
にする。図1のスイッチSはトランジスタTsによって
形成されておりかつこのトランジスタTsに対するスイ
ッチング電圧Usは、図示のスイッチイング電源回路装
置が巻線Wによって自励式に実現されているということ
によって発生される。トランジスタTTはトランジスタ
Tsに対する駆動回路を形成する。
【0020】実際に試験されかつ検査された実施例にお
いて、各構成要素は次の値を有していた: コンデンサC: 10nF 抵抗R1: 47Ω 抵抗R2: 470Ω 抵抗R3: 470Ω 抵抗R4: 0.2Ω トランジスタTs: 型名BC369 n1: 40巻 n2: 13巻 K: ローラ形またはマッシュルーム形コア
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の回路の実施例を示す回路略図である。
【図2】図1の回路の動作方法を説明するための波形図
である。
【図3】コアを有するコイルの構造を示す略図である。
【図4】実際に試験されかつ検査された、図1の回路の
具体例を示す回路略図である。
【符号の説明】
T スイッチングトランジスタ、 Tr トランス、
U1 作動電圧、 E電圧源, L コイル、 L1,
L2 コイル部分、 C コンデンサ、 D1,D2
ダイオード、R2 抵抗
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イヴ フランソワ ドイツ連邦共和国 ファウエス−フィリン ゲン ニーデレシュトラーセ 42 (72)発明者 ダニエル ロペ ドイツ連邦共和国 ファウエス−フィリン ゲン ビルクヴァルトシュトラーセ 7 (72)発明者 ジェラール リル ドイツ連邦共和国 ウンターキルナッハ パノラマヴェーク 6

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 作動電圧(U1)に接続されているトラ
    ンス(Tr)の1次巻線に直列に接続されている周期的
    に操作されるスイッチングトランジスタ(T)用制御回
    路において、直流電圧源(E)が周期的に操作されるス
    イッチエレメント(S)とコア(K)およびタップ
    (2)を有するコイル(L)とを介して前記スイッチン
    グトランジスタ(T)のベースに接続されており、かつ
    2つのコイル部分(L1,L2)は反対の方向に巻回さ
    れており、かつ前記タップ(2)は、ダイオード(D
    2)を介してアースかまたは前記スイッチングトランジ
    スタ(T)のエミッタに接続されていることを特徴とす
    る周期的に操作されるスイッチングトランジスタ用制御
    回路。
  2. 【請求項2】 前記スイッチエレメント(S)に接続さ
    れているコイル部分(L1)と前記スイッチングトラン
    ジスタ(T)のベースに接続されているコイル部分(L
    2)との間の巻数比(n1:n2)は約3:1である請
    求項1記載の回路。
  3. 【請求項3】 極性反転充電路(C,R1,D1,D
    2)が設けられており、該極性反転充電路を介して前記
    コイル(L)の消磁フェーズ(t2〜t3)の期間に、
    該コイル(L)に電流の形で蓄積されていたエネルギー
    が負の電圧の形においてコンデンサ(C)に転送され、
    かつ該負の電圧は、作動期間(t0〜t4)の後続の残
    りの時間(t3〜t4)の期間に逆バイアス電圧として
    前記スイッチングトランジスタ(T)のベースに供給さ
    れる請求項1記載の回路。
  4. 【請求項4】 前記スイッチエレメント(S)に接続さ
    れている第1のコイル部分(L1)の端部(1)は、ダ
    イオード(D1)およびコンデンサ(C)によって形成
    される直列回路を介してアースに接続されている請求項
    3記載の回路。
  5. 【請求項5】 前記コンデンサ(C)は、抵抗(R2)
    を介して前記スイッチングトランジスタ(T)のベース
    に接続されている請求項4記載の回路。
  6. 【請求項6】 前記ダイオード(D1)に直列に抵抗
    (R1)が接続されている請求項5記載の回路。
  7. 【請求項7】 前記直流電圧源(E)は、前記スイッチ
    ングトランジスタ(T)によって制御されるトランス
    (Tr)の巻線(W)によって給電される整流器回路に
    よって形成されている請求項1記載の回路。
  8. 【請求項8】 前記スイッチエレメント(S)は、トラ
    ンジスタまたはMOSFETによって形成されている請
    求項1記載の回路。
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