DE2624567A1 - Transistorinverter - Google Patents

Description

It 3655

SONY CORPORATION Tokyo / Japan

Transistorinverter

Die Erfindung betrifft allgemein einen Transistorinverter und insbesondere einen Inverter, bei dem eine unerwünschte Abstrahlung aufgrund des Schaltvorgangs des Transistors vermieden wird.

Bei einem bekannten Transistorinverter ist eine Gleichspannung einem Schaltvorgang unterworfen, um ein Hüllkurvenimpulssignal zu erzeugen. Dieses Impulssignal wird von einem Transformator in der Spannung erhöht bzw. verstärkt und dann zu einer gewünschten Gleichspannung gleichgerichtet. Wenn die Frequenz des Schaltsignals hoch ist, wird der Leistungsverbrauch in den Transistoren verringert. Daher wird der Wirkungsgrad des Inverters erhöht. Da jedoch dabei eine relativ hohe Frequenz eines Schaltsignals an der Sekundärwicklung des verstärkenden Transistors erzeugt wird, tritt durch die elektrostatische Kapazität, die zwischen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung des Transformators gebildet wird, ein Streuverlust nach außen auf. Dieser Streuverlust des Signals stellt eine unerwünschte Abstrahlung dar, die eine schlechte Wirkung auf andere elektronische Elemente und Geräte hat.

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Es ist bekannt, den Transformator abzuschirmen, um bis zu einem gewissen Grad das Auftreten einer unerwünschten Abstrahlung zu vermeiden, wie in der Japanischen Patentanmeldung 70650/75 beschrieben ist.

Da im allgemeinen das Potential im Falle eines Transistors gleich dem seiner Kollektorelektrode gewählt ist, wird das Schaltsignal an der Primärwicklung des Transistors durch das Gehäuse des Transistors nach außen abgestrahlt.

Im allgemeinen ist das Gehäuses des Transistors über eine Isolierschicht, z.B. aus Mica oder dergleichen an einen Kühlkörper befestigt. Dieser Kühlkörper ist direkt an einem Metallchassis befestigt, so daß, da das Schaltsignal wechselspannungsmäßig durch die elektrostatische Kapazität zwischen dem Gehäuse des Tran-sistors und dem Kühlkörper (bzw. Chassis) übertragen wird, die Eingangsleistungsquelle wie eine Antenne wirkt.

Bisher ist keine Methode bekannt, um eine unerwünschte Abstrahlung zu vermeiden, die durch die elektrostatische Kapazität zwischen dem Gehäuse des Schalttransistors und dem Chassis hervorgerufen wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Transistorinverter zu schaffen, der von dem Nachteil des Standes der Technik frei ist und bei dem eine elektrostatische Abschirmung zwischen dem Gehäuse eines Schalttransistors und einem Chassis vorhanden ist.

Durch die Erfindung wird ein Transistorinverter geschaffen, der wenigstens zwei Schalttransistoren, einen Transformator mit Primär- und Sekundärwicklung, eine Gleichspannungsquelle mit zwei Ausgangsanschlussen und einem Spannungsbezugsanschluß und einen Gleichrichterkreis hat, der an die Sekundärwicklung des Transformators angeschlossen ist. Der Transistorinverter hat auch eine Vorrichtung zur Befestigung der Schalttransistoren an einem Chassis

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mit einer Isoliereinrichtung, die wenigstens eine erste Isolierschicht, eine leitende Schicht und eine zweite Isolierschicht aufweist, und die zwischen einem Transistorgehäuse und dem Chassis angeordnet ist, und weiterhin einen Kreis zur elektrischen Verbindung der leitenden Schicht mit dem Spannungsbezugsanschluß der Gleichspannungsquelle.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis 5 beispielsweise erläutert. Es zeigt:

Figur 1 ein Schaltbild eines bekannten Transistorinverters,

Figur 2A und 2B Ersatzschaltbilder des Transistorinverters in Fig. 1,

Figur 2C ein Ersatzschaltbild des Transistorinverters gemäß der Erfindung,

Figur 3 ein Schaltbild eines Beispiels des Transistorinverters gemäß der Erfindung,

Figur 4 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Transistorisoliereinrichtung für den Transistorinverter der Erfindung in Fig. 3, und

Figur 5 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausfuhrungsform einer Transistorisoliereinrichtung für die Erfindung.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird zunächst ein bekannter Transistorinverter anhand der Fig. 1, 2A und 2B beschrieben.

In Fig. 1 ist 1 eine Wechselspannungsquelle. Eine Eingangswechselspannung der Wechselspannungsquelle 1 wird einem Gleichrichterkreis 2 zugeführt und dann gleichgerichtet.

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Das gleichgerichtete Ausgangssignal des Gleichrichterkreises 2 wird einer Reihenschaltung von Kondensatoren 11 und 12 zugeführt. Der Reihenschaltung bzw. die Strecke zwischen den Transistoren 21 und 22 ist parallel zu der Reihenschaltung der Kondensatoren 11 und 12 geschaltet. Wicklungen 31 und 32 eines Schwingungstransformators 30 sind zwischen die Basis und den Emitter der Transistoren 21 und 22 geschaltet. Der Emitter des Transistors 21 und der Kollektor des Transistors 22 sind über eine Wicklung 33 des Schwingungstransformators 30 zur Rückkopplung eines Stroms und über eine Eingangswicklung bzw. Primärwicklung 41 eines Leistungstransformators 40 mit dem Verbindungspunkt der Kondensatoren 11 und 12 verbunden.

Eine Rückkopplungswicklung 43 des Transformators .40 ist über einen Widerstand 3 mit der Wicklung 34 des Transformators 30 zur Spannungsrückkopplung und eine Ausgangswicklung bzw. Sekundärwicklung 42 des Transformators ist mit einem Gleichrichterkreis 4 verbunden, der mit einem Glättungskreis 5 verbunden ist, von dem Gleichspannungsausgangsanschlüsse 6 herausgeführt sind.

Wenn bei dem bekannten Transistorinverter der Fig. 1 die Transistoren 21 und 22 abwechselnd ein- und ausgeschaltet werden, erscheint eine Wechselspannung an der Eingangswicklung 41 des Transformators 40. Daher kann eine gewünschte Gleichspannung an die Ausgangsanschlüsse 6 abgegeben werden. Da der Wechselstrom, der durch die Eingangswicklung 41 fließt, durch die Wicklung 33 des Transformators 30 fließt, wird eine Stromrückkopplung durchgeführt und eine Wechselspannung, die über der Wicklung 43 induziert wird, wird der Wicklung 34 zugeführt, um die Sρannungsrückkopplung durchzuführen. Somit werden die Ein- und Ausschaltvorgänge der Transistoren 21 und 22 wiederholt.

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Wenn bei solch einem bekannten Transistorinverter seine Schwingungsfrequenz hoch gewählt wird, z.B. 20 KHz, kann der Transformator 40 kompakt und leicht ausgebildet werden und daher kann der Inverter selbst kompakt und leicht sein.

Im allgemeinen wird der Leistungstransformator für einen Hauptverstärker in einem Audiogerät und dergleichen sehr groß. Infolge dieser erheblichen Größe des Leistungstransformators ist der Hauptverstärker in seiner Größe und seinem Aufbau beschränkt und auch die zugehörigen Teile sind in ihrer Anordnung beschränkt.

Bei dem zuvor beschriebenen Inverter kann jedoch die Größe kompakt und auch seine Form frei gewählt werden, so daß der Hauptverstärker unter Verwendung des obigen Inverters hinsichtlich Größe und Aufbau nicht beschränkt ist und auch seine zugehörigen Teile in der Anordnung nicht beschränkt sind.

Das Ersatzschaltbild des Inverters in Fig. 1 kann wechselspannungsmäßig die in Fig. 2A gezeigte Form haben. Da der Schwingungsvorgang von den Transistoren 21 und 22 und dem Schwingungstransformator 30 in dem Inverter der Fig. 1 durchgeführt wird, sind diese Elemente in Fig. 2A als Oszillator 7 gezeigt. In Fig. 2A ist der Punkt A der Kollektor des Transistors 2.

Zwischen dem Kollektor des Transistors 22 und dem Chassis (das nicht gezeigt ist, das jedoch allgemein geerdet ist, so daß das Chassis als Erde angesehen werden kann) tritt ein Kondensator Co auf, der in Fig. 2A durch gestrichelte Linien gezeigt ist. Das Ersatzschaltbild der Fig. 2A kann daher die Form der Fig. 2B haben.

Bei dem vorherigen Inverter tritt jedoch die Gefahr auf, daß eine unerwünschte Abstrahlung über die Eingangs--

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leistungsquelle 1 stattfindet. Da die Schwingung des Oszillators 7 eine Rechteckschwingung ist und ihre Schwingungsfrequenz ziemlich hoch ist, werden in einem weiten Frequenzbereich Schwingungen erzeugt. Wenn daher solch ein Inverter in einer Leistungsquelle z.B. einem Audiogerät verwendet wird, wird dessen Signal/Rauschverhältnis verschlechtert und andere elektronische Einrichtungen werden gestört.

Um diese Nachteile zu vermeiden ist bei der Erfindung der Kühlkörper zur Wärmeabstrahlung des Transistors 22 mit einem wechselspannungsmäßig gesehen Null-Potentialpunkt der Eingangsseite verbunden und der Kühlkörper ist gegen das Chassis isoliert.

Ein Beispiel des Transistorinverters der Erfindung wird nun anhand der Fig. 3 und 4 beschrieben, in denen die gleichen Elemente wie in Fig. 1 mit den gleichen Bezugsziffern versehen sind. Im allgemeinen sind die Transistoren 21 und 22 auf einem Kühlblech zur Wärmeabstrahlung angeordnet, jedoch wird bei der Erfindung der Transistor, dessen Gehäuse als Kollektoranschluß ausgebildet ist, wie Fig. 3 zeigt, als der Transistor 22 verwendet. Wie Fig. 4 zeigt, ist der Transistor 22 über eine dünne Isolierplatte

51 aus einem Material wie Mylar oder dergleichen an einen L-förmigen Kühlkörper 52 aus leitendem Material befestigt, der an dem Gehäuse 56 über Isolierbeilegscheiben 53und 54 durch eine Schraube 55 befestigt wird. Der Kühlkörper

52 wird dann mit dem Verbindungspunkt zwischen den Kondensatoren 11 und 12 verbunden, wie Fig. 3 zeigt.

Bei dem Inverter der Erfindung in Fig. 3 entspricht der Kollektor des Transistors 22 bzw. der Punkt A den Punkten A der Ersatzschaltbilder in den Fig. 2A und 2B. Wie Fig.3 zeigt, wird ein Kondensator durch das Gehäuse des Transistors 22 (bzw. dessen Kollektor) und den Kühlkörper 52 und ein Kondensator 9 zwischen den Kühlkörper 52 und einem

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Chassis 56 (Fig. 2C) gebildet. Der Verbindungspunkt zwischen den Kondensatoren 8 und 9 ist mit dem Verbindungspunkt zwischen den Kondensatoren 11 und 12 verbunden, so daß das Ersatzschaltbild des Inverters in Fig. 3 wechselspannungsmäßig die in Fig. 2C gezeigte Form erhält. Daher wird der Oszillator 7 durch den Kondensator 8 kurzgeschlossen, so daß, selbst wenn eine unerwünschte Abstrahlung in dem Oszillator erzeugt wird, verhindert wird, daß diese an die Eingangsleistungsquelle 1 abgegeben wird. Dies bedeutet, daß die Eingangsleistungsquelle 1 über den Kondensator wechselspannungsmäßig gleiches Potential wie das Chassis 56 bzw. Erdpotential hat, so daß die unerwünschte Abstrahlung durch den Oszillator 7 vermieden werden kann.

Da der Kollektor des Transistors 21 mit dem Kondensator 11 verbunden ist, tritt kein Problem an dem Transistor 21 auf.

Wie zuvor beschrieben wurde, kann bei dem Inverter der Erfindung die unerwünschte Abstrahlung vermieden werden und ein elektronisches Gerät, bei dem der Inverter der Erfindung verwendet wird, ist frei von der Verschlechterung des Signal/Rauschverhältnisses und frei von Störungen.

Bei dem Inverter der Erfindung ist der Kühlkörper 52 mit dem Verbindungspunkt zwischen den Kondensatoren 11 und 12 verbunden, so daß der Aufbau des Inverters der Erfindung einfach und billig ist. Dabei wird die Wärmeabstrahlung des Transistors 22 nicht verhindert.

Anhand der Fig. 5 wird nun ein weiteres Beispiel der Erfindung beschrieben, bei dem die gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 4 die gleichen Elemente bezeichnen. Fig. 5 zeigt nur den Transistor 22 und seine zugehörigen Teile wie den Kühlkörper 52, das Chassis 56 usw. des zweiten Beispiels der Erfindung, der übrige Schaltungsaufbau

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ist im wesentlichen der gleiche wie in Fig. 3, weshalb seine detaillierte Beschreibung unterbleibt. Bei dem Beispiel der Fig. 5 ist eine Abschirmplatte 60 zwischen den Transistor 22 und einen Kühlkörper 52 angeordnet und die Abschirmplatte 60 ist mit einem Nullpotentialpunkt der Eingangsseite zwischen den Kondensatoren 11 und 12 verbunden.

Im allgemeinen sind die Transistoren 21 und 22 an dem Kühlkörper zur Wärmeabstrahlung befestigt, jedoch ist bei diesem Beispiel ein Transistor, dessen Gehäuse als Kollektoranschluß dient, als Transistor 22 verwendet. Wie Fig. 5 zeigt, ist der Transistor 22 an dem Kühlblech 52 durch isolierte Schrauben 55' über die Isolierabschirmplatte 60 befestigt, die aus einer dünnen Isolierplatte 51' aus Mylar oder dergleichen, einerAbschirmplatte 57 und einer dünnen Isolierplatte 58 besteht, die übereinandergeschichtet sind, und der Kühlkörper 52 ist" an dem Chassis 56 z.B. durch eine Schraube befestigt. Die Abschirmplatte 57 ist mit dem Verbindungspunkt zwischen den Kondensatoren 11 und 12 verbunden. Der übrige Schaltungsaufbau ist im wesentlichen der."gleiche wie der des Beispiels in Fig. 3, so daß seine Beschreibung unterbleibt, wie zuvor erwähnt wurde.

Bei dem zuvor anhand der Fig. 5 beschriebenen Schaltungsaufbau entspricht der Kollektor des Transistors 22 dem Punkt A in den Ersatzschaltbildern der Fig. 2A und 2B. Dabei wird der Kondensator 8 von dem Gehäuse (Kollektor) des Transistors 22 und der Abschirmplatte 57 und der Kondensator 9 zwischen der Abschirmplatte 57 und dem Kühlkörper 52 bzw. dem Chassis 56 gebildet, wie Fig. 2C zeigt. Der Verbindungspunkt zwischen den Kondensatoren 8 und 9 ist mit dem Verbindungspunkt zwischen den Kondensatoren 11 und 12 verbunden, so daß das Ersatzschaltbild in Eig. 2C auch als das Ersatzschaltbild des Inverters mit dem Transistor 22 angesehen werden kann, das

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anhand der Fig. 5 beschrieben wurde. Somit ist der Oszillator 7 über den Kondensator 8 kurzgeschlossen, so daß, selbst wenn eine unerwünschte Abstrahlung von dem Oszillator 7 erzeugt wird, wie bei dem ersten Beispiel der Erfindung verhindert wird, daß diese an die Eingangsleistungsquelle 1 abgegeben wird.

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Claims (10)

1. Ansprüche

   ί 1.jTransistorinverter mit wenigstens zwei Schalttransistoren, ^—' einem Transformator mit Primärwicklung und Sekundärwicklung, einer Gleichspannungsquelle mit zwei Ausgangsanschlüssen und einem Spannungsbezugsanschluß, und einem Gleichrichterkreis, der mit der Sekundärwicklung des Transformators verbunden ist, gekennzeichnet durch eine Isoliereinrichtung zur Befestigung eines der Schalttransistoren an einem Chassis, die wenigstens eine Isolierschicht, eine leitende Schicht und eine zweite Isolierschicht zwischen dem Transistorgehäuse und dem Chassis hat, und eine Einrichtung zur elektrischen Verbindung der leitenden Schicht mit dem Spannungsbezugsanschluß der Gleichspannungsquelle.
2. 2. Inverter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Schicht aus einem Kühlkörper besteht.
3. 3. Inverter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper L-förmig ist, daß die erste Isolierschicht zwischen der einen Seite der Längsfläche des Kühlkörpers und der Unterseite des Transistorgehäuses angeordnet ist und daß der seitliche Teil des Kühlkörpers an dem Chassis angeordnet ist, wobei die zweite Isolierschicht unter Verwendung einer isolierenden Unterlagscheibe und einer Schraube dazwischen angeordnet ist.
4. 4. Inverter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper zwischen der zweiten Isolierschicht und dem Gehäuse angeordnet ist.
5. 5. Inverter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper L-förmig ist, daß die Isoliereinrichtung zwischen dem Transistorgehäuse und der einen Seite des Längsteils des Kühlkörpers angeordnet ist, und daß der

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   seitliche Teil des Kühlkörpers direkt an dem Chassis befestigt ist.
6. 6. Inverter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schalttransistor eine Basis, einen Emitter und einen Kollektor hat, daß der Kollektor und der Emitter der Transistoren über die Primärwicklungen des Transformators zwischen die Ausgangsanschlüsse der Gleichspannungsquelle geschaltet sind, und daß zwei Kondensatoren zwischen die Ausgangsanschlüsse der Gleichspannungsquelle geschaltet sind, deren Verbindungspunkt, der den Spannungsbezugspunkt bildet, mit der leitenden Schicht der Isoliereinrichtung verbunden ist.
7. 7. Transistorinverter zur Unterdrückung von eigenerzeugten Störkomponenten, bestehend aus einer Gleichspannungsquelle mit einem ersten und zweiten Ausgangsanschluß und einem Spannungsbezugsanschluß, einem Ausgangstransformator mit Primär- und Sekundärwicklung, wobei ein Ende der Primärwicklung mit dem Bezugsanschluß verbunden ist, einem ersten und zweiten Schalttransistor mit einem mit dem Kollektor verbundenen Gehäuse, wobei der Kollektor des ersten Transistors mit dem ersten Ausgangsanschluß und sein Emitter mit dem anderen Ende der Primärwicklung des Ausgangstränsformators verbunden ist und der Kollektor des zweiten Transistors mit dem Emitter des ersten Transistors und sein Emitter mit dem zweiten Ausgangsanschluß verbunden ist, und einer Rückkopplungseinrichtung zwischen den Basen der Schalttransistoren und dem Ausgangstransformator, gekennzeichnet durch eine Isoliereinrichtung zwischen dem zweiten Transistor und einem Chassis, die aus einer ersten Isolierschicht, einer leitenden Schicht und einer zweiten Isolierschicht besteht, und einer Einrichtung zur elektrischen Verbindurig der leitenden Schicht mit dem Spannungsbezugsanschluß der Gleichspannung squelle.

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8. 8. Inverter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Schicht aus einem gegen das Chassis durcheine zweite Isolierschicht isolierten Kühlkörper besteht.
9. 9. Inverter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,daß der Kühlkörper direkt mit dem Chassis verbunden ist, und daß die Isoliereinrichtung zwischen dem Kühlkörper und dem zweiten Transistor angeordnet ist.
10. 10. Inverter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des ersten Transistors durch einen Kondensator in der Gleichspannungsguelle zwischen dem ersten Ausgangsanschluß und dem Spannungsbezugsanschluß mit dem Bezugsanschluß verbunden ist.

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