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DE2555168C2 - Schaltungsanordnung für einen Schalttransistor - Google Patents

Schaltungsanordnung für einen Schalttransistor

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DE2555168C2
DE2555168C2 DE2555168A DE2555168A DE2555168C2 DE 2555168 C2 DE2555168 C2 DE 2555168C2 DE 2555168 A DE2555168 A DE 2555168A DE 2555168 A DE2555168 A DE 2555168A DE 2555168 C2 DE2555168 C2 DE 2555168C2
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DE
Germany
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base
switching
switching transistor
circuit arrangement
transistor
Prior art date
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Expired
Application number
DE2555168A
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English (en)
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DE2555168A1 (de
Inventor
Werner Ing.(Grad.) 4831 Verl Pollmeier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wincor Nixdorf International GmbH
Original Assignee
Nixdorf Computer Corp
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Publication date
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Priority to GB45513/76A priority patent/GB1529760A/en
Priority to CA265,245A priority patent/CA1074865A/en
Priority to NL7612661A priority patent/NL7612661A/xx
Priority to US05/747,983 priority patent/US4123670A/en
Priority to FR7636805A priority patent/FR2335051A1/fr
Priority to JP51146681A priority patent/JPS5279647A/ja
Publication of DE2555168A1 publication Critical patent/DE2555168A1/de
Priority to NLAANVRAGE8100737,A priority patent/NL182112C/xx
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Description

Bei Einschaltung des Schalttransistors mittels der Steuersignaispannung kann der Emitterstrom über eine Teilwicklung einer die Induktivität bildenden Drosselspule fließen, so daß sich der Emitterstromanstieg durch die Mitkopplungswirkung über die Drosselspule auf den Basisstromkreis überträgt und den dort durch induktive Einflüsse verzögerten Basisstromanstieg versteuert. Gleichzeitig wird aber die Drosselspule durch den sie durchfließenden Emitterstrom magnetisiert, so daß die Versteilerung des Basisstromanstieges bei Erreichen des Magnetisierungsstrom-Endwertes oder der magnetischen Sättigung beendet wird und nur noch der durch die Ansteuerung des Schalttransistors bedingte Basisstrom fließt. Zum Ausschaltezeitpunkt wird der Basis des Schalttransistors eine Sperrspannung zugeführt, wodurch ein Abfall des Basisstroms auf einen Sperrstromwert erfolgt Dieser Abfall wird nun durch die Induktivität der im Basis-Emitterstromkreis liegenden Teilwicklung der Drosselspule verzögert Wird danach der Sperrstromendwert erreicht und beginnt dadurch eine Änderung des zu schaltenden Siroms. so ist in der Drosselspule eine magnetische Energie gespeichert, die nach der mit dem Basisstromabfall erfolgten verzögerten Räumung der Basis-Emitterstrecke über diese ausgeglichen wird, da durch die Änderung des zu schaltenden Stroms eine entsprechend gerichtete Spannung in der Drosselspule induziert wird. Dadurch erfolgt nach der Räumung der Basis-Emitterstrecke noch ein kurzzeitiger Durchbruchsbetrieb des Schalttransistors. Durch die erfindungsgemäße Dimensionierung der Drosselspule können die vorgegebenen Stromwerte für bestimmte Transistortypen leicht verwirklicht werden.
Durch die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 ist es möglich, mit dem ohmschen Widerstand des /?C-Gliedes eine Basisstrombegrenzung zu bewirken, andererseits kann mit dem Kondensator des ÄC-Gliedes die Basis-Emitter-Sperrspannung im Ausschaltzustand des Schalttransistors erhöht werden. Schließlich kann mit dem RC-G\\ed auch der zeitliche Verlauf des Basisstromabfalls und der Übertragung der magnetischen Energie der Drosselspule während der Sperrphase des Schalttransistors beeinflußt werden.
Durch die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 wird der Vorteil erzielt, daß auch bei großen Schwankungen des Basisstroms an der Basis des Schalttransistors eine praktisch konstante Spannung herrscht
Der gemäß Anspruch 4 vorgesehene Dämpfungswiderstand verhindert zuverlässig eventuelle Schwingungsvorgänge beim Ein- und Ausschalten der Anordnung, die durch die Mitkopplungswirkung oder durch Eigenresonanz der Drosselspule erzeugt werden könnten.
Bei Anwendung der Erfindung auf die Schalttransistoren eines Gegentaktwandlers treten relativ lange Überlappungszeiten auf, denn bei wechselweiser Einschaltung der Schalttransistoren wird der jeweilige Schalttransistor bereits eingeschaltet, wenn sich der andere Schalttransistor noch im Zustand des verzöger· ten Basisstromabfalls befindet, d. h. seine Kollektor*Ba* sisstrecke gerade geräumt wird. Der jeweilige Schalt* transistor wird also erst nach Beendigung der Basisstromabfallzeit gesperrt, so' daß die Überlappungszeit beim Einschalten der Schalttransistoren dieser Basisstromabfallzeit entspricht. Eine derart lange Überlappungszeit kärtin bei Spannungseinspeisung in den Gegentakttransförmalöf des Strömwandlers,.wie es beispielsweise bei Stromversorgungsgeräten mit getakteten Läiigsreglern der Fall ist, zu einer Zerstörung der Schalttransistoren führen, da die Schaltströme sehr Stark werden.
Für diesen Fall ist eine Verkürzung der langen Überlappungszeit erforderlich. Eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung kann hierzu vorteilhaft gemäß Anspruch 8 ausgebildet sein.
Durch diese Weiterbildung ist es möglich, die bereits ohnehin vorhandene Drosselspule an jedem Schalttransistor zur Erzeugung einer Spannung zu verwenden, die dem jeweils anderen SchaJttransistor zugeführt wird und eine Verkürzung der Überlappungszeit ermöglicht. Die so gebildete Dioden-Verriegelungsschaltung bewirkt nämlich, daß der Einschaltzeitpunkt des einen Schalttransistors praktisch mit dem Ausschaltzeitpunkt des anderen Schalttransistors zusammenfällt Während der Räumung des einen Schalttransistors wird im Basisstromkreis des anderen Schalttransistors eine Gegenspannung erzeugt die bei diec-°m Schalttransistor während der Räumzeit einen vorzeitigen Basisstromfluß verhindert Es ist nun in einfacher Weise möglich, diese Dioden-Verriegelungsschaltung beispielsweise durch eine RC-Beschallung so zu ergänzen, daß trotz der Verkürzung der Überlappungszeit noch eine geringfügige Üoerlappung vorhanden ist die sich günstig als Überspannungsschutz bei induktiver Stromeinspeisung ausnutzen läßt, wie noch beschrieben wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung mit einem Schalttransistor, dessen Basisstromkreis durch ein über einen Übertrager zugeführtes Steuersignal angesteuert wird,
F i g. 2a bis e Strom- und Spannungsverläufe in der in F i g. 1 gezeigten Schaltung für einen Schaltvorgang,
F i g. 3 eine Schaltungsanordnung mit einem Schalttransistor, dessen Basisstromkreis mit einem Steuersignal über einen zu einem Doppelweggleichrichter gehörenden Übertrager angesteuert wird,
P i g. 4 eine Schaltungsanordnung ähnlich F i g. 3, jedoch mit einem mit Transistoren aufgebauten Doppelweggleichrichter, und
F i g. 5 die Anwendung der Erfindung auf die Schalttransistoren eines Gegentakt-Strornwandlers.
In F i g. 1 ist eine Schaltungsanordnung dargestellt, die einen Schalttransistor 1 enthält dessen Kollektor-Emitterstrecke zur Anschaltung einer Last 2 innerhalb eines Stromkreises dient der von einer positiven Betriebsspannungsquelle 3 nach Erdpotential 4 verläuft. Der Transistor 1 hat einen Basisstromkreis, in dem der Widerstand 5 eines RC-GWedes 5/9 die Sekundärwicklung 12 eines Steuerübertragers 6 und die Teilwicklung einer Drosselspule 7 angeordnet sind. Die Drosselspule 7 verbindet die Sekundärwicklung 12 des Steuerübertragers einerseits über eine Anzapfung mit tfem Emitter des Schalttransistors 1, andererseits mit Erdpotential 4. Der Steuerübertrager 6 hat eine Primärwicklung 11, die mit Eingangskler-.men 10 verbunden ist an denen eirie Steuerspannung zur Einschaltung bzw. Sperrung des Schalttrarisistors 1 zugeführt werden kann, Es ist ferner ein Widerstand 8 vorgesehen, der der Drosselspüle 7 parallelgeschaltet ist und zu deren Bedämpfung dient
Die in F ig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung stellt eine Mitkopplungtaohaltung dar, da der Kollektorstrom des Schalttransistors 1, also der mit diesem Schalttransistor 1 zu schaltetide Strom, über einen Teil der Drosselspule 7 fließt Dadurch erfolgt eine derartige
Beeinflussung des Basisstromkreises durch den zu schaltenden Strom, daß ein Stromanstieg im Basisstromkreis zur Durchschaltung des Schalttransistors 1 überhöht bzw. Versteuert wird.
Es sei beispielsweise angenommen, daß dem Steuerübertrager 6 über die Eingangsklemmen 10 ein Steuersignal zugeführt wird, durch das über den Steuerübertrager eine spannungsbegrenzte Stromeinspeisung beispielsweise mit dem Täktvefhäünis 1 :1 erfolgt. Wenn ein den Schalttransistor 1 einschaltendes jo Signal über den Steuerübertrager 6 zugeführt wird, so fließt ein Steuerstrom innerhalb des Basisstromkreises über die Sekundärwicklung 12 des Steuerübertragers 6, das tfC-Glied 5/9, die Basis-Emitterstrecke des Schalttransistors 1 und die im Basis-Emitterstromkreis liegende Teilwicklung der Drosselspule 7. Durch induktive Einflüsse, insbesondere durch die Streuinduktivität des Steuerüberlragers 6, wird der durch das über diesen Übertrager zugeführte Steuersignal verursachte BasisstromanstieE verzögert Durch die Mitkopplungswirkung der Drosselspule 7 wird aber zusätzlich im Basisstromkreis ein Strom eingeprägt, der so gerichtet ist. daß der an sich durch das Steuersignal verursachte Basisstrom überhöht wird, so daß auch der Stromanstieg steiler verläuft. Der Betrag dieser Versteilerung bzw. der Basisstromüberhöhung hängt von dem Windungszahlenverhältnis zwischen den beiden Teilwicklungen der Drosselspule 7 ab. Somit kann die Einschaltbeschleunigung des Schalttransistors 1 durch Dimensionierung der Drosselspule bestimmt werden.
Durch den mit dem Schalttransistor 1 eingeschalteten Strom, der auch durch die entsprechende Teilwicklung der Drosselspule 7 fließt, wird diese magnetisiert. Mit zunehmender Magnetisierung klingt die Versteilerungswirkung der Drosselspule 7 ab. so daß schließlich r?ur noch der durch das über den Steuerübertrager 6 übertragene Steuersignal verursachte Basisstrom im Basisstromkreis fließt und der Schalttransistor 1 somit durchgeschaltet ist.
Wird dann das über den Steuerübertrager 6 zugeführte Steuersignal im Sinne einer Sperrung des Schalttransistors 1 umgeschaltet, so erfolgt an der Sekundärwicklung 12 des Steuerübertragers 6 eine Polaritätsumkehr. Dadurch wird ein Abfall des Basisstroms in Richtung zu Sperrstromwerten hin verursacht, dieser Abfall ist durch die Summe aller im Basiskreis vorherrschenden Spannungen und durch die Induktivität der im Basiskreis liegenden Teilwicklung der Drosselspule 7 bestimmt. Die zeitliche Änderung des Basisstromabfalls entspricht dabei also dem Verhältnis der an der genannten Teilwicklung der Drosselspule 7 abfallenden Spannung zur Induktivität dieser Teilwicklung. Daraus ist zu erkennen, daß durch entsprechende Bemessung dieser Induktivität der zeitliche Verlauf des Basisstromabfalls bestimmt werden kann.
Wie bereits erläutert, kann durch die beschriebene Verzögerung des Basisstromabfalls und durch den Durchbruchsbetrieb die Kollektor-Basisstrecke des Schalttransistors 1 zum Zeitpunkt seiner Sperrung schnell geräumt werden. Wenn nämlich die Ladungsträger aus der Basis-Emitterstrecke mit der Sperrung des Schaktransistors 1 abgeführt sind, so kann die in der Drosselspule 7 bis zu diesem Zeitpunkt gespeicherte magnetische Energie über die Basis-Emitterstrecke m Durchbruchsrichtung ausgeglichen werden. Auf den zeitlich verzögerten Basisstromabfall in Richtung zu Sperrsiromwerten folgt also ein kurzzeitiger Durchbruchsbetrieb der Basis-Emitterstrecke des Schalttnuisistors 1 im Sinne der eingangs aufgestellten Forderung.
In der in F i g. 1 gezeigten Schaltungsanordnung kann der Widerstand 5 zur Begrenzung des Basisstroms dimensioniert sein, gemeinsam mit dem Kondensator 9 dient er zur Erhöhung der Sperrspannung im Sperrzustand des Schalttransistors 1. Ferner kann durch das /?C-Glied 5/9 der zeitliche Verlauf des Basisstroms und des Energieausgleichs der Drosselspule 7 innerhalb der Sperrphase eingestellt werden. Der Widerstand 8, der der Drosselspule 7 parallelgeschaltet ist, dient zur Bedämpfung der Drosselspule 7, um eventuelle störende Schwingungsvorgänge zu verhindern.
In F i g. 2 sind Spannungs- bzw. Stromverläufe dargestellt, die während der vorstehend beschriebenen Vorgänge in der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 auftreten. F i g. 2a zeigt den Verlauf einer Steuerspannung U\2 an der Sekundärwicklung 12 des Steuerübertragers 6. Fig. 2b zeigt den Verlauf des Basisstroms Jb so. wie er den eingangs aufgezeigten Forderungen entspricht. Es ist zu erkennen, daß bei Anlegen einer in F i g. 2c gezeigten Basis-Emitterspannung Übe im Sinne einer Durchschaltung des Schalttransistors 1 zunächst eine Überhöhung des Basisstroms erfolgt, die am Anfang der Schaltzeit ts liegt, welche in Fig. 2e dargestellt ist. Für die Dauer der Schaltzeit ts hat die Basis-Emitterspannung Übe einen die Durchschaltung des Schalttransistors 1 verursachenden positiven Wert Us, zuvor lag an der Basis des Schalttransistors 1 eine Sperrspannung Ub- Wenn nun zu einem Zeitpunkt fo eine Umpolung der Steuerspannung Un im Basiskreis des Schalttransistors 1 erfolgt, so beginnt mit diesem Zeitpunkt die beschriebene Verzögerung des Basisstromabfalls, die in Fig. 2b bis zum Ende der Schaltzeit is beibehalten wird. Darauf folgt dann der beschriebene kurzzeitige Durchbruchsbetrieb der Basis-Emitterstrekke des Schalttransistors 1. was an dem dann auftretenden Abfall der Basis-Emitterspannung Ubc auf einen Durchbruchswert- Ua zu erkennen ist Nach erfolgtem Energieausgleich der Drosselspule 7 steigt die Basis-Emitterspannung Übe auf den Spannungswert Ub an. der der Sperrspannung entspricht, die im gesperrten Zustand an der Basis des Sc'halttransistors 1 liegt
In Fig. 2d und 2e sind die Auswirkungen dieser Vorgänge für die Kollektor-Emitterspannung Uce und für den Kollektorstrom /{-dargestellt Es ist zu erkennen, daß die Kollektor-Emitterspannung Uce einen nahezu idealen Verlauf hat lediglich eine geringfügige Verzögerung des mit Einschaltung auftretenden Abfalls dieser Spannung wird durch induktive Komponenten des Laststromkreises verursacht Diese Verzögerung ist in F i g. 2d schraffiert angedeutet Der Kollektorstrom Jc steigt gemäß F i g. 2e gleichzeitig sehr steil an, Während der Schaltzeit is hat er einen praktisch konstanten Verlauf und fällt bei Ablauf der Schaltzeit ts sehr schnell wieder ab. Die noch auftretende Abschalteverlustleistung entspricht dem in Fig.2e schraffiert angedeuteten Abschnitt zwischen dem Ablauf der Schaltzeit ts und dem tatsächlichen Erreichen des stromlosen Zustandes.
Mit einer Schaltungsanordnung der vorstehend beschriebenen Art kann eine wesentliche Beschleunigung des Schaltverhaltens des Schalttransistors ί erreicht werden. Die in Fig.2d und 2e schraffiert dargestellten, noch vorhandenen Schaltverzögeningen entsprechen etwa 20% derjenigen Werte, die ohne das Vorhandensein einer Drosselspule 7 in Mitkopplungsschaltung innerhalb der Schaltungsanordnung nach F i g. ί vorliegen dürfen.
Es sei darauf hingewiesen, daß bei dem in Fig. 1
gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Steuerübertrager nicht unbedingt zur Ansteuerung des Basisstromkreises mit einem Steuersignal erforderlich ist. Ebenso ist es denkbar, in den Basisstromkreis ein Steuersignal kapazitiv oder galvanisch einzukoppeln. Dies gilt auch für die im folgenden erläuterten Ausführungsbeispiele.
Wenn dem Basisstronikreis eines Schalllfansislors zur Eu*' und Ausschaltung ein Steuersignal mit hohem Taktverllältnis bzw. großem Stromflußwinkel zugeführt wird, was lange Einschaltzeiten und kurze Sperrzeiten zur Folge hat. so wird zweckmäßig eine Ansteuerung über einen Doppelweggleichrichler durchgeführt, um mn großen Stromflußwinkeln verbundene Dimensionie· rungsschwierigkeiten des Steuerübertragers zu vermei- fs den. Hierzu geeignete Schaltungen sind in F i g. 3 und 4 dargestellt, sie enthalten jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig 3 zeigt einen Schalttransistor 31. der in einem 51 zwecks Entkopplung einer negativen Sperrspannung gegenüber der Sekundärwicklung 62 des Sleuerüberlragers 56 überflüssig, da sie ihrerseits bereits eine Enlkopplungswirkung aufweisen. Der Schalttransisior 51 schaltet einen Lastwiderstand 52 in einem Stromkreis, der zwischen positivem Beifiebsspännungspofen' tial 53 und Erdpotential 54 verläuft. Die Drosselspule 57 ist iiii Basis-Einitlefsfromkfeis des Schalttransistors 51 in Milkopplungsschaltung angeordnet, wie dies bereits bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen der Fall ist. Ein /?C-Glied 55/59 ist der Basis des Sctialltransistors 51 vorgeordnet und dient 7u den bereits beschriebenen Dimensionierungszwecken.
F.in wesentlicher Vorteil der in F i g. 4 gezeigten Doppelweggleichrichlerschaltung mil den Srhalttransistören 63 und 64, deren Basiswiderstände 65 und 66 mit dem jeweils nicht zugeordneten Ende der Sekundärwicklung 62 verbunden sind, besteht darin, daß die beiden Schalttransistoren 63 und 64 im Sperrbetrieb des
7wi<;rhnn nncitiypm Beir!ebssnänp.unCTsno- 2G Schsiiirsrisisiors 5ί invsrs betrieben v/crdcn können.
tential 33 und Erdpolentia! 34 einen Lastwiderstand 32 ein- und ausschaltet. Im Basis-Emitterstromkreis dieses Schalttransistors 31 sind eine Drosselspule 37 und ein ohmscher Widerstand 35 angeordnet. Der Drosselspule 37 ist ein Bedämpfungswiderstand 38 parallelgeschaltet. Das Steuersignal für den Basisstronikreis wird über Eingangsklemmen 40 der Primärwicklung 41 eines Steuerübertragers 36 zugeführt, dessen Sekundärwicklung 42 einen Mittelabgriff aufweist und mit ihren beiden Wicklungsenden mit einem Doppelweggleichrichter verbunden ist, der mit Dioden 43 und 44 als Venti'*lemente aufgebaut ist. Die Dioden 43 und 44 führen die von ihnen jeweils gleichgerichtete Spannung auf einen gemeinsamen Schaltungspunkt, der mit dem Emitter eines Schalttransistors 39 verbunden ist. Die Basis dieses Schalttransistors 39 ist über einen Basiswiderstand 45 mit dem Mittelabgriff der Sekundärwicklung 42 verbunden, der wiederum mit dem Emitter des Schalttransistors 31 verbunden ist. Die Basis dieses Schalttransistors 31 ist mit dem Kollektor des -to Schalttransistors 39 verbunden, so daß das gleichgerichtete Steuersignal abhängig von der jeweils zwischen dem Emitter und der Basis des Schalttransistors 39 herrschenden Spannung auf den Basisstromkreis des Schalttransistors 31 geleitet wird.
Bei dieser Schaltungsanordnung hat der Schalttransistor 39 die Aufgabe, im Sperrzustand des Schalttransistors 31 die an seiner Basis bzw. an der Drosselspule 37 aufgebaute negative Sperrspannung gegenüber der Sekundärwicklung 42 des Steuerübertragers 36 zu entkoppeln. Eine derartige negative Sperrspannung würde bei Fehlen des Schaluransistors 39 durch die Gleichrichterdioden 43 und 44 abgeleitet werden. Mit dem Basiswiderstand 35 des Schaittransistors 31 kann die Stärke des Stromflusses während der Räumung der Basis-Emitterstrecke des Schalttransistors 31 bestimmt werden.
Die Funkiion der in F i g. 3 gezeigten Schaltungsanordnung entspricht im übrigen hinsichtlich der durch die Drosselspule 37 verursachten Mitkopplungs- und Durchbruchswirkung am SchaUtransistor31 der bereits in Verbindung mit F i g. 1 beschriebenen.
Fig.4 zeigt eine Schaltungsanordnung, die analog der in F i g. 3 dargestellten arbeitet, bei der der Doppelweggleichrichter jedoch mit Schalttransistoren
63 und 64 aufgebaut ist. Diese Schalttransistoren 63 und
64 machen einen ^vRäiziichen Schalitransistor zwischen dem Doppel« esrgleichnchter und dem Schalttransistor Der Sperrstror.i der Basis-Emitterstrecke des Schalttransistors 51 wird dabei u. a. durch die inverse Stromverstärkung der beiden Schalttransistoren 63 und 64 bestimmt. Mil dem /?C-Glied 55/59 wird dabei eine Vorspannung erzeugt, die im inversen Betrieb der Transistoren 63 und 64 deren Arbeitsspannung darstellt. Durch den inversen Betrieb der beiden Schalttransistoren 63 und 64 bzw. durch die Auswirkung ihrer inversen Stromverstärkung erfolgt eine weitere Verstärkung des Räumstromes der Basis-Emitterstrecke des Schalttransistors 51. Den in F i g. 4 gezeigten Eingangsklemmen 60 wird ein bipolares Steuersignal zugeführt. Der Stromflußwinkel kann hinter der Gleichrichtung wie bei dem in F i g. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sehr hoch sein.
F i g. 5 zeigt die Anwendung der Erfindung bei einem Gegentaktwandler. Ein derartiger Gegentaktwandler wird beispielsweise in Schaltnetzteilen verwendet, und an seinem Anschluß 72 kann die Einspeisung eines geregelten Gleichstroms erfolgen, der mit zwei Schalttransistoren 70 und 71 im Gegentakt laufend umgeschaltet wird. Diese laufende Umschaltung wird mit einem Steuerübertrager hervorgerufen, dessen Primärwicklung 82 ein entsprechendes Taktsignal zugeführt wird. Die beiden Sekundärwicklung 80 und 81 dieses Steuerübertragers sind in den Basisstromkreisen der beiden Schalttransistoren 70 und 71 angeordnet Jeder Basisstromkreis enthält, wie vorstehend bereits beschrieben, eine Drosselspule 74 bzw. 75. die in Mitkopplungsschaltung angeordnet ist. Durch die laufende Umschaltung des über den Eingang 72 zugeführten Gleichstroms wird in der Sekundärwicklung 88 des Stromwandlers ein entsprechender Strom induziert, der an den Ausgangsklemmen 89 abgenommen, gleichgerichtet und für verschiedenste Anwendu jigszwecke nutzbar gemacht werden kann.
Wenn ein derartiger Gegentaktwandler gemäß dem in Fig. 1 gezeigten Schaltungsprinzip in seinen Basisstromkreisen jeweils eine Drosselspule in Mitkopplungsschaltung enthält, so treten sehr lange StromüberiappungGzeiten auf, da bei Übergang vom leitenden in den gesperrten Zustand des jeweiligen Schalttransistors 70 bzw. 71 der Basisstromabfall verzögert wird und in dieser Zeit bereits der jeweils andere Schalttransistor eingeschaltet wird, bevor der erste Schalttransistor endgültig gesperrt ist Die Oberlappungszeit der Einschaltzustände der beiden Schalttransistoren 70 und 7x würde dann ΐπϊΐ der Basisstromabfallzeit dieser Transistoren überemstim-
men. Eine derart lange Überlappungszeil würde bei Spannungseinspeisung an der Primärwicklung 89 des Gegentaktlransformators zu sehr hohen Schaltströmen bzw. zur Zerstörung der Schalttransistoren 70 und 71 oder bei Stromeinspeisung in die Primärwicklung 89 zu einem in unerwünschter Weise verringerten Stromflußwinkel an der Sekundärwicklung 88 führen.
Um nun einerseits die beschriebene Überlappungszeit zu verkürzen andererseits aber die Einschaltbeschleunigung und die verringerte Abschaltverlustleistung, die mit der Erfindung erreicht werden können, beizubehalten, sind die Drosselspulen 74 und 75 bei der in Fig. 5 gezeigten Anwendungsmöglichkeit der Erfindung mit einer zusätzlichen Teilwicklung versehen, an der eine Spannung auftritt, die dem jeweils anderen Basisstromkreis über eine Diode 85 bzw. 84 zugeführt wird. Durch geeignete Polung der an den beschriebenen Zusatzwicklungen der Drosselspulen 74 und 75 auftretenden Spannungen bzw. der Dioden 85 und 84 kann erreicht werden, daß der Einscnaiizeitpunkc des einen Schaittransistofs in die Ausschaltphase des jeweils anderen Transistors verlegt wird. Hierzu sei beispielsweise die Drosselspule 74 in Verbindung mit der Diode 85 betrachtet. Die zwischen Erdpotential 73 und der Diode •5 liegende Teilwicklung der Drosselspule 74 verursacht während des verzögerten Basisstromabfalls des Schaltiransisiors 70 bzw. während seiner Räumzeit eine Gegenspannung im Basisstromkreis des Schalttransistors 71, die praktisch an der Drosselspule 75 auftritt, da die Diode 85 mit dieser Drosselspule 75 an der Verbindung mit der Sekundärwicklung 81 des Steuerübertragers verbunden ist. Diese Gegenspannung kann durch entsprechende Dimensionierung der zusätzlichen Teilwicklung der Drosselspule 74 in einfacher Weise so bemessen werden, daß ein Basisstromfluß des Schalttransistors 71 in Durchlaßrichtung nicht zustande kommen kann. Erst nach der vollständigen Räumung der Basis-Emitterstrecke des Schalttransistors 70 erfolgt durch den beschriebenen Energieausgleich eine
ca Umpolung der Spannung an der Drosselspule 74, so daß dadurch auch die mit ihr erzeugte Gegenspannung am Basisslromkreis des Schalttransistors 71 beseitigt wird. Die Diode 85 bewirkt eine Entkopplung zwischen den beiden Basisstromkreisen während der Durchbfuchsphase des Schalttransistors 70, in der der beschriebene Energieausgleich der Drosselspule 74 erfolgt.
Entsprechendes gilt auch für die Wirkungsweise der zusätzlichen Teilwicklung der Drosselspule 75 in Verbindung mit der Diode 84 im Basisstromkreis des Scnaiiiransistors 7ö. Durch die so arbeitende Dioden Verriegelungsschaltung wird also eine Zerstörung der Schalttransistoren 70 und 71 durch Verkürzung der beschriebenen Überlappungszeit erreicht, gleichzeitig werden die erfindungswesentlichen, bereits beschriebehen Vorteile beibehalten.
Die in Fig. 5 gezeigten /?C-GÜeder 76/77 und 78/79 haben die Funktion der in Fig. I und 4 gezeigten entsprechenden Elemente. Gleiches gilt für die Bedämpfungswiderslände 86 und 87 der beiden Drosselspulen 74 und 75.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:
1. vSchaltungsanordnung für einen Schalttransistor (1), dessen Basis-Emitterstrom über einen ersten Teil einer Induktivität (Drosselspule 7) und dessen Emitter-Kollektorstrom über einen zweiten Teil dieser Induktivität (Drosselspule 7) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität (Drosselspule 7) den folgenden Bedingungen genügt:
a) ihr erster Teil ist nur so groß bemessen, daß die durch Mitkopplung beim Einschalten des Schalttransistors (1) verursachte Basisstromerhöhung vor Ablauf der Einschaltzeit (to) abklingt,
b) sie ist mindestens so groß bemessen, daß eine an ihr entstehende Basis-Emitterdurchbruchspannung länger als die Ausschaltzeit andauert,
c) das Übersetzungsverhältnis zwischen ihrem zweien und ihrem ersten Teil ist mindestens so groß, i/aß beim Abschalten des Schalttransistors (1) an ihrem ersten Teil eine die Basis-Emitterdurchbruchspannung überschreitende Spannung entsteht.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Basis des Schalttransistors (1) ein Parallel- /?C-Glied (5,9; vorgeschaltet ist
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Basis des Schalttransistors (1) eine Parallelschaltung eines Kondensators mit einer Diode oder einer Spannungsquelle vorgeschaltet ist.
4. Schaltungsanordnung n-ch Anspruch 1, 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselspule (7) ein Dämpfungswiderstand (8) larallelgeschaltet ist
5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Zuführung einer bipolaren Basis-Steuerspannung über einen Steuerübertrager (36) mit sekundärseitig angeschaltetem Doppelweggleichrichter (43,44).
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Doppelweggleichrichter (43,44) abgegebene Steuerspannung über die Emitter-Kollektorstrecke eines Transistors (39) an die Basis des Schalttransistors (31) geführt ist.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Doppelweggleichrichter (63,64) Schalttransistoren als Ventilelement enthält
8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche für die Schalttransistoren eines Gegentaktwandlers, dadurch gekennzeichnet, daß eine Teilwicklurig der jeweils einem Schalttransistor (70,71) zugeordneten Drosselspule (74,75) über eine Diode (85, 84) solcher Polung mit dem Basisstromkreis des jeweils anderen Transistors (71, 70) verbunden ist. daß während des Abschaltens des ihr zugeordneten Transistors (70, 71) ein den anderen Transitor (71, 70) sperrendes Potential an dessen Basis erscheint.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8. dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Drosselspulen (74, ■75) kreuzweise über die Dioden (85( 84) miteinander verbunden sind und jeweils eine erste, mit Bezugspo· tential verbundene Anzapfung und eine zweite, mit dem Emitter des zugehörigen Schalttransistors (70, 71) verbundene Anzapfung aufweisen.
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Wird ein Schalttransistor mit hoher Sperrspannung, beispielsweise ein dreifach diffundierter Transistor, zum 5 Obergang vom leitenden in den Sperrzustand zu starken Basissiromwerten in Sperrichtung gesteuert, so werden vorhandene Ladungsträger aus dem Bereich der Basis-Emitterstrecke abgeführt, was auch als Räumung bezeichnet wird. Wird diese Räumung schnell mit starkem Basisstrom durchgeführt, so bleibt infolge des unsymmetrischen Aufbaus von Schalttransistoren nach kurzer Räumzeit der Basis-Emitter-Strecke die Kollektor-Basisstrecke noch leitend, weil hier durch die beschleunigte Räumung der Basis-Emitterstrecke eine
if Verzögerung der Abführung von Ladungsträgern verursacht wird.
Mit einer langsamen Räumung der Kollektor-Basisstrecke ist aber eine lange Abschaltzeit des Kollektorstroms verbunden, wodurch eine erhöhte Abschaltverlustleistung des Transistors verursacht wird. Es ist nun möglich, diese Abschaltverlustleistung zu verringern, indem die Räumung der Kollektor-Basisstrecke durch eine Verzögerung der Basisstromänderung zum Sperrzeitpunkt auf den Sperrstromwert beschleunigt wird.
Wenn darüber hinaus die Basis-Emitterstrecke nach Erreichen des Sperrstromwertes für eine gewisse Zeit noch im Durchbrach betrieben wird, so kann die Räumzeit der Kollektor-Basisstrecke weiter verkürzt werden, da hierbei noch vorhandene Restladungen über die leitende Basis-Emitterstrecke abgeführt werden. Durch beide Maßnahmen ist eine wesentliche Verringerung der Abschaltverlustleistung des Transistors möglich.
Andererseits ist jedoch auch eine beschleunigte Einschaltung des Transistors gewünscht, insbesondere auch bei im Steuerstromkreis vorhandenen Induktivitäten. Um nun auch die Einschaltung des Transistors zu beschleunigen, kann zum Einschaltzeitpunkt der Basisstrom überhöht werden, wodurch ''.ie Anstiegsverzögerung verringert wird.
Durch die FR-OS 21 90 324 ist eine Schaltungsanordnung eingangs genannter Art bekannt, die nach dem Sperrschwingerprinzip mit einem Autotransformator arbeitet. Zum Ein- und Ausschalten wird ihrem Schalttransistor jeweils ein kurzer Stromimpuls zugeführt, wobei während der Einschaltzeit die Mitkopplung über eine große Induktivität des Autotransformators aufrecht erhalten wird. Das Sperrschwingerprinzip dieser Schaltungsanordnung macht aber den vorstehend genannten Durchbruchsbetrieb unmöglich, wodurch insbesondere die damit an sich mögliche Verringerung der Abschaltverlustleistung nicht erreicht werden kann. Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung für einen Schalttransistor anzugeben, mit der es möglich ist, ohne Erhöhung des Aufwandes der vorbekannten Schaltungsanordnung die Abschaltverlustleistung zu verringern und die Einschaltung zu beschleunigen, so daß dadurch eine wesentliche Erhöhung des Wirkungsgrades erreicht wird.
to Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch die in dessen Kennzeichen genannten Merkniale gelöst
Bei einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung ist die Induktivität so klein, daß nur bei Einschalten und nur im Durchbruch beim Ausschalten des Schalttransistors eine Mitkopplung auftritt Der Schalttransistor wird durch die ihm zugeführte Steuersignalspannung jeweils im eingeschalteten Zustand gehalten.
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