DE3230080A1

DE3230080A1 - Steueranordnung fuer impulsgesteuerte feldeffekttransistoren

Info

Publication number: DE3230080A1
Application number: DE19823230080
Authority: DE
Inventors: Heinz Ing.(grad.) 1000 Berlin Rjosk
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1982-08-10
Filing date: 1982-08-10
Publication date: 1984-02-16
Also published as: DE3230080C2

Description

Steueranordnung für impulsgesteuerte Feldeffekt-
transistoren Beschreibung Die Erfindung bezieht sich auf eine Steueranordnung für impulsgesteuerte Feldeffekttransistoren, der im Oberbegriff des Anspruches 1 näher bezeichneten Art.
Feldeffekttransistoren wie Beistungs-MOSFED zeichnen sich gegenüber normalen bipolaren Transistoren gleicher Leistung durch erheblich schnelleres und weitgehend temperaturstabiles Schalten sowie geringeren Steuerleistungsbedarf aus. Sie sind für Anordnungen mit hohen Taktfrequenzen interessant.
Die Anstiegs- und Abfall zeiten von MOSFET sind Zeitkonstanten von RC-Gliedern, wobei das C von der Bauteilkapazität und das R vom Quellenwiderstand der Steuerschaltung gebildet wird. Der letztere Wert ist beeinflussbar und mit ihm lassen sich die Schaltzeiten bequem einstellen. Es ist bekannt, wie im Oberbegriff des Anspruches 1 vorausgesetzt, zur Beeinflussung sogenannte Dämpfungswiderstände einzusetzen, die in der Gate-Steuerstrecke liegen und die Schaltzeiten verlängern. Vergleichlich dazu Elektronikpraxis Nr. 3 März 1981 S. 42 BiFld 11 mit Text S. 34 oder Power-Conversion Internationa:S. 30 Fig. 13. Die Amplitude der Gate-Source-Spannung kann ausgenutzt werden,gsowohl die Einschalt- als auch die Schaltzeiten selbst zu beeinflussen.
Eine Verlängereung bzw. Verlangsamung der Einschaltzeit ist nötig, um den Recovery-Strom der Rückstromdiode (Body-Drain-Diode) zu begrenzen, eine Diode die jedem Feldeffekttransistor integriert ist. Hat man am Steuereingang ein pulsierendes Steuersignal vorliegen, wie es z.B. Impuls-* April 1981 ketten hoher Frequenz darstellen, ergibt sich ein weiteres Problem. Die Schaltzeiten werden von der Aufladezeit der Bauteilkapazität insbesondere der Kapazität der Gate-Source-Strecke bestimmt. Diese Kapazität wird bei Impulskettenbetrieb mit hohen Frequenzen treppenförmig aufgeladen. Bei Erreichen der Einschaltspannung geht der Feldeffekttransistor (FEST) zwar schon in den leitenden Zustand über, ohne jedoch ganz und schnell durchzuschalten, weil kapazitive Rückwirkungen die weitere Aufladung der Eapazität durch Umladungen auf weitere interne Kapazitäten stört und damit die Einschaltspannung quasi festhält.
Durch die Impulse mit ihren Pausen schafft man es erst nach mehreren weiteren Perioden eine ausreichend hohe Steuerspannung zu erreichen. D.h., das Durchschalten wird erheblich verzögert ( > 309u) und bedeutet beim Anstehen eines bereits erheblichen Laststromes und der noch bestehenden höheren Drain-Source-Spannung grössere Schaltverluste.
Zweck der Erfindung ist es, diese Schaltverluste bei Schaltungen mit Impulsbetrieb zu verringern, wobei die spezielle Aufgabe darin besteht, zwar langsam einzuschalten, daen jedoch schnell durchzuschalten.
Diese Aufgabe wird für eine Steueranordnung der eingangs genannten Art gemäss den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Damit wird erreicht, dass die Spannung an der Gate-Source-Strecke innerhalb einer Periode aufschwingen kann, die Kapazität der Gate-Source-Strecke fast vollgeladen und anschliessend über den Energieinhalt der Drossel nachgeladen wird. Es gibt keine der geschilderten Steuerspannungseinbrüche mehr mit ihren Folgen. Durch den abstimmbaren Dämpfungswiderstand wird erreicht, dass die Steuerspannung ohne grosses Uberschwingen auf z.B. ca. 10 V einläuft.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Anhand eines schematischen Beispiels wird die Erfindung im nachstehenden näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine Steueranordnung nach der Erfindung Fig. 2 zugehörige Steuerimpulsketten In Fig. 1 ist mit 1 ein Feldeffekttransistor (FET) angegeben, der über einen Impulsübertrager 2 eines Einschaltkreises ein- und über einen weiteren potentialgetrennten Impulsübertrager 3 eines Ausschaltkreises ausgeschaltet werden kann. Im Einschaltkreis liegt ein Dämpfungswiderstand 4, dem eine Drossel 5 vorgeschaltet ist. Mit 6 ist die interne Kapazität (gestrichelt) des FET 1 angedeutet.
7 ist ein parallelgeschalteter Kondensator, mit dem diese Kapazität erweiterbar ist. Der Ausschaltkreis besteht neben dem Impulsübertrager 3 aus einem weiteren FET 8, der über einen Vorwiderstand 9 und einer Sperrdiode 10 ansteuerbar ist. 11 ist eine weitere Sperrdiode im Einschaltkreis.
Über den Dämpfungswiderstand 4 ist mit der Gesamtkapazität 6 + 7 die Einschaltverzögerung einschaltbar. Die Drossel 5 und die Gesamtkapazität 6 + 7 bilden den Schwingkreis, für den bei Anstehen der Einschalt-Steuerimpulskette die Kapazitäten 6 + 7 schnell aufgeladen werden und damit schnelles Durchschalten erzielbar ist. Für ein Ausschalten wird eine weitere Steuerimpulskette auf den FET 8 gegeben.
Dieser schaltet durch und entlädt über Dämpfungswiderstand 4 den Kondensator 7 und die Kapazität 6. Es ist auch ein direktes Kurzschliessen möglich. Die zeitversetzten Steuerimpulsfolgen für Ein- und Ausschalten für Taktbetrieb sind Fig. 2 entnehmbar und für sich verständlich.

Claims

Steueranordnung für impulsgesteuerte Feldeffekttransistoren Patentansprüche Steueranordnung für impulsgesteuerte Feldeffekttransistoren, die mit einem im Gate-Stromkreis liegendem Dämpfungswiderstand beschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass dem Dämpfungswiderstand (4) eine Drossel (5) vorgeschaltet ist, deren Induktivität mit der - ggf. durch äussere Beschaltungsmittel erweiterbaren - Kapazität (6) der Gate-Source-Strecke (GS) des Feldeffekttransistors (1) einen Einschaltschwingkreis bildet.
2. Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenazeichnet, dass zur Erweiterung der Kapazität (6) der Gdte-Source-Strecke (GS) dieser ein oder mehrere Kondensatoren (7) parallel schaltbar sind.
3. Steueranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennseichnet, dass das Einschalten über eine Impulskette erfolgt.
4. Steueranordnung nach den Ansprüchenl bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausschalten potentialgetrennt über eine weitere Impulskette erfolgt, wobei die Kapazitäten (6 + 7) der Gate-Source-Strecke (GS) entladen werden.
5. Steueranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladung der Kapazitäten (6 + 7) über einen der Gate-Source-Strecke (GS) des Feldeffekttransistors (1) parallelgeschalteten weiteren Transistors (8) erfolgt, der von der Impulskette für Ausschalten ansteuerbar ist.
6. Steueranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungswiderstand (4) mit in den Entladekreis einbezogen ist.