AT346972B - Ansteuerschaltung - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für je einen Transistor einer Gegentakt-Endstufe eines von einem Impulsgeber pulsbreitengeregelten Transistor-Gleichspannungswandlers, bei dem die Kollektoren der beiden Leistungstransistoren mit den beiden   Primär-Halbwicklungen   eines Wandlertransformators verbunden sind, und bei der die Mittelanzapfung der Primärwicklung desselben mit der einen Klemme der zu speisenden Gleichspannungsquelle verbunden ist, bei der ferner die Emitter der Leistungstransistoren mit der andern Klemme der Gleichspannungsquelle verbunden sind und der Basis-Emitterstrecke jedes Leistungstransistors die Sekundärwicklung einer Steuertransformatoranordnung zur Spannungsherabsetzung parallelgeschaltet ist,

   wobei die Primärseite der Steuertransformatoranordnung an eine gleichstrom-eingangsseitig angeschlossene Steuerimpulsgebersehaltung angeschlossen ist. 



   Nachrichtentechnische und sicherungstechnische Betriebsanlagen erhalten ihre Stromversorgung wegen der erforderlichen hohen Betriebszuverlässigkeit gewöhnlich aus einer Batterie, deren Ladungszustand im Pufferbetrieb nahezu konstant gehalten wird. Bei Netzspannungsausfall kann bei dieser Betriebsart die Anlage noch für eine bestimmte, aber begrenzte Zeitspanne versorgt werden. 



   Zum Betrieb verschiedener Geräte und Logiksysteme mit integrierten Schaltungen sind jedoch sehr stabile Spannungen vonnöten, deren Grösse wesentlich von der der Batteriespannung abweichen, und die oft noch potentialfrei sein müssen. Für die Erzeugung derartiger Betriebsspannungen verwendet man Gleichspannungswandler.

   In einem Gleichspannungswandler wird die Betriebsspannung in bekannter Weise zerhackt-woher auch die geläufige   Bezeichnung"Zerhacker"rührt-und   die als Wechselspannung wirkende Zerhackerspannung wird mittels eines Transformators auf den erforderlichen Spannungswert transformiert und auf der Sekundärseite des Transformators wieder gleichgerichtet, so dass sich eine Gleichspannung der gewünschten Grösse als Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers ergibt, deren Grösse durch einen Transistor-Serienregler auf dem erforderlichen Wert konstant gehalten werden kann. 



   Diese bekannte Art der Spannungs-Umformung und-Konstanthaltung weist jedoch einen schlechten Wirkungsgrad auf, weil sie mit hohen Verlusten verbunden ist. 



   Deshalb werden Gleichspannungswandler für grössere Leistungen in letzter Zeit als fremdgesteuerte pulsbreitengeregelte Wandler ausgebildet, die mit zwei Leistungstransistoren versehen sind, von denen jeder innerhalb einer Periode nur für eine bestimmte, immer gleichlange Zeitspanne leitend ist. Die Impulse werden gleichgerichtet und ein Glättungsfilter bildet einen Spannungsmittelwert, der als Ausgangsspannung für Betriebszwecke zur Verfügung steht. Der Grössenwert dieser Ausgangsspannung hängt von dem Verhältnis der Pulsdauer zur Pulspause, von der Grösse der Ausgangsspannung des Transformators und von dem Wert des Lastwiderstandes ab. Damit der Aufwand für das Glättungsfilter in annehmbaren Grenzen gehalten werden kann, bevorzugt man in der Praxis relativ hohe Wandlerfrequenzen in der Grössenordnung von etwa 20 kHz.

   Bei Gleichspannungswandlern der beschriebenen Ausführungsart werden an die Leistungstransistoren und an deren Ansteuerung gewisse Anforderungen gestellt, die einander teilweise widersprechen. 



   So soll der Ein- und Ausschaltvorgang der Leistungstransistoren im Vergleich zur Periodendauer von nur kurzer Dauer sein, damit die Schaltverluste in engen zuverlässigen Grenzen gehalten werden können. 



  Für niedriggehaltene Durchlassverluste ist eine niedrige   Durchlassspannung   anzustreben. Ferner soll die Speicherzeit der Leistungstransistoren von möglichst kurzer Dauer sein, damit das Steuersignal von der Logik möglichst unverfälscht ausgewertet wird. 



   Wenn die Leistungstransistoren im ungesättigten Schaltzustand betrieben werden, dann lässt sich erreichen, dass der Ein- und Ausschaltvorgang gegenüber der Periodendauer von nur kurzer Dauer ist, diese ist jedoch in geringem Ausmass von der Grösse des Kollektorstromes abhängig ; ist der Kollektorstrom grösser, dann steigt die Speicherzeit ein wenig an. Bei einer Gegentaktschaltung hängt die Symmetrie der Kollektorströme in den beiden Leistungstransistoren ganz wesentlich von der Durchschaltedauer ab. Schon sehr kleine Unterschiede der Durchschaltedauer der beiden Leistungstransistoren, etwa in der Grössenordnung von 1%, führen zu einer sehr grossen Unsymmetrie der Kollektorströme von etwa 20%.

   Da, wie oben angegeben, bei Betrieb der Leistungstransistoren im ungesättigten Schaltzustand ein grösserer Kollektorstrom eine längere Speicherzeitdauer zur Folge hat, bewirkt die dadurch herbeigeführte Verlängerung der Durchschaltezeitdauer eine noch stärkere Vergrösserung des Kollektorstromes. Daraus ergibt sich, dass sich die Schaltungsanordnung in einem labilen Betriebszustand befindet, da geringe Unsymmetrien verstärkt werden. 

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 EMI2.1 
 

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 direkt an dem Kollektor des   Transistors--T3--,   der über eine Diode --D3-- mit dem Emitter des   Transistors --T4-- und   mit dem Kondensator --C1-- verbunden ist. 



   Der Kollektor des   Transistors --T4-- ist   direkt mit der Plusklemme   +UB   der Eingangsspannung verbunden, der Emitter des   Transistors --T3-- liegt   über einen in Reihe geschalteten Widerstand --R3-an der   Bezugsleitung --0--.   Der Basis-Emitterstrecke des   Transistors --T3-- und   dem mit ihr in Reihe geschalteten   Dioden --D3.

   D4-- parallelgeschaltet.   In der beschriebenen Schaltungsanordnung bewirkt der   Steuertransformator--StTr--eine   Impedanzanpassung zwischen dem Eingang des Leistungstransistors --T1-- und der durch die Schaltung mit den beiden Transistoren --T3 und T4-- gebildeten Steuerstufe, in dem seine   Wicklung--W3--mit   hoher, seine   Wicklung --W4-- mit   niedriger Windungszahl ausgelegt ist, das Übersetzungsverhältnis W4/W3 also einen hohen Wert aufweist. Auf diese Weise ist es also möglich, hohe Basissteuerstromstärken und hohe Ausräumstromstärken für den Leistungstransistor--T1- mit kleinen Steuerstromstärken der   Transistoren --Tr3   und Tr4--zu liefern. Der Transistor --T3-- liefert den Basisstrom für den Leistungstransistor-T1-.

   Seine Schaltung mit den beiden   Dioden --D3   und D4-und dem   Widerstand--R3-- entspricht   einer gesteuerten Stromquelle, d. h., der Kollektorstrom des Transistors --T3-- und deshalb auch der Basisstrom des   Leistungstransistors--T1-ist   unabhängig von der Pulsbreite und von der Höhe der Batteriespannung. 



   Wenn der Transistor --T3-- gesperrt ist, wird der Transistor --T4-- sofort über den Widerstand - leitend und es fliesst ein Stromstoss über den Kondensator --Cl-- und die   Wicklung--W3--des   Steuertransformators --StTr--, in dessen   Sekundärwicklung --W4-- eine   Spannung induziert wird, die einen Stromfluss bewirkt, durch den die restlichen Ladungsträger aus der Basiszone des Leistungs-   transistors --Tl-- herausgezogen   werden, so dass der   Transistor-T1--sehr rasch   gesperrt wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH : Schaltungsanordnung für je einen Transistor einer Gegentakt-Endstufe eines von einem Impulsgeber pulsbreitengeregelten Transistor-Gleichspannungswandlers, bei dem die Kollektoren der beiden Leistungstransistoren mit den beiden Primär-Halbwicklungen eines Wandlertransformators verbunden sind, und bei der die Mittelanzapfung der Primärwicklung desselben mit der einen Klemme der zu speisenden Gleichspannungsquelle verbunden ist, bei der ferner die Emitter der Leistungstransistoren mit der andern Klemme der Gleichspannungsquelle verbunden sind und der Basis-Emitterstreeke jedes Leistungstransistors die Sekundärwicklung einer Steuertransformatoranordnung zur Spannungsherabsetzung parallelgeschaltet ist, wobei die Primärseite der Steuertransformatoranordnung an eine gleichstrom-eingangsseitig EMI3.1 n e t,

   dass die Steuertransformatoranordnung (StTr) zwei gesondere Steuertransformatoren mit jeweils einer Sekundärwicklung (W4) und einer Primärwicklung (W3) aufweist, dass ferner ein Kondensator (Cl) mit der Primärwicklung (W3) in Reihe geschaltet ist, der anderseits an den Verbindungspunkt zweier in einer an die speisende Gleichspannungsquelle (0, +UB) angeschlossenen Steuerschaltung vorgesehenen Steuertransistoren (T4, T3) geführt ist, von denen der eine Steuertransistor (T4) im Schaltbetrieb und der andere Steuertransistor (T3) im Stromkonstantbetrieb verwendet ist, wogegen das andere Ende der Primärwicklung (W3) an den einen Gleichstromeingang (0) angeschlossen ist und der Ausgang des Impulsgebers an die Basis des einen Steuertransistors (T3) geführt ist, wobei die Basis des andern Steuertransistors (T4)

   an einen über die Schaltstrecke des ersten Steuertransistors (T3) geführten Steuerstromkreis geführt ist, durch den die beiden Steuertransistoren wechselweise durchschaltbar sind.