DE1154508B

DE1154508B - Selbstschwingender Gegentaktsperrschwinger

Info

Publication number: DE1154508B
Application number: DEN18539A
Authority: DE
Inventors: Allen Frederick Newell; William Lawrence Stephenseon
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1959-06-29
Filing date: 1960-06-27
Publication date: 1963-09-19
Also published as: CH385304A; US3098202A; NL253188A; FR1261138A; NL253187A; US3034073A; GB908039A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen selbstschwingenden Gegentaktsperrschwinger, enthaltend ein Transistorpaar Tl, Tl und einen Transformator mit einem Kern sowie ein Paar Kollektorwicklungen 1, 2, die in die Kollektorkreise der Transistoren geschaltet sind, und eine Rückkopplungswicklung 3 auf dem Kern, die mit den Basiselektroden beider Transistoren über eine Rückkopplungsschleife verbunden ist, in der beide Basiselektroden und eine Reihenschaltung von zeitbestimmenden Impedanzen aufgenommen sind.

Bei den bekannten Gegentaktumformern mit Transistoren besteht die Schwierigkeit, die Zeitpunkte zu bestimmen, in denen die Umschaltungen von einem Transistor auf den anderen erfolgen. In den üblichen Schaltungen, welche häufig einen gesättigten Kern verwenden, befindet sich der leitende Transistor in dem Zustand, daß seine Basis fortwährend ausgesteuert werden kann, bis sein Kollektorstrom den höchstverfügbaren Wert erreicht, d. h. der Kollektorstrom (I_c) erreicht den Wert I_c = α I_b (worin I_b den Basisstrom und α den Verstärkungsfaktor darstellt). Da der Kollektorstrom nicht weiter zunehmen kann, verläßt der Transistor den leitenden Zustand, und dies leitet die Umschaltung ein. Diese Verfahren haben eine Anzahl von Nachteilen.

Der Hauptnachteil ist, daß, wenn bei einer Schaltung Streuungen in den Transistorcharakteristiken (z. B. a) infolge der unvermeidlichen Ungleichmäßigkeit der Transistorherstellung berücksichtigt werden müssen, der mit den besten Transistoren höchstverfügbare Kollektorstrom mehrere Male größer sein könnte als der ausgenutzte Kollektorstrom, der der Belastung zugeführt wird. Dies bedeutet, daß leider nur ein Bruchteil der eigentlich zur Verfügung stehenden Transistorleistung verwendet wird.

Die Erfindung beseitigt diese Nachteile bei selbstschwingenden Gegentaktsperrschwingern mit Transistoren dadurch, daß die zeitbestimmenden Impedanzen aus einer Kapazität C1 und einem dazu sowie mit der Emitter-Basis-Strecke in Serie liegenden Widerstand Rl bestehen und die Steuerung der Arbeitszeitpunkte des Sperrschwingers bewerkstelligen, derart, daß der Kern des Transformators ungesättigt bleibt.

Bei einer solchen Schaltung wird die Funktion der Zeitpunktbestimmung in den Basiskreisen der Transistoren erfüllt, und daher ist es nicht erforderlich, Strom bei hohen Spitzenpegeln durchzulassen, wenn die Belastung klein ist. Dieses Prinzip ist an sich bekannt, aber es wird in der vorliegenden Erfindung auf besonders wirkungsvolle und geeignete Weise angewendet.

Selbstschwingender Gegentaktsperrschwinger

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 29. Juni 1959
und 27. Januar 1960 (Nr. 22 221)

Allen Frederick Newell,

Testwood, Southampton, Hants,

und William Lawrence Stephenseon,

Horley, Surrey (Großbritannien),

sind als Erfinder genannt worden

Es sind zwar Gegentaktschwinger bekannt, bei denen ein LC-Kreis die Aufgabe hat, die Schwingfrequenz konstant zu halten. Demgegenüber bezwecken die aus Kapazität und Widerstand bestehenden zeitbestimmenden Elemente eine Vergrößerung des ausgenutzten Kollektorstromes bei gleichzeitiger Vermeidung einer Sättigung des Kernes des Transformators. Die besonderen technischen Vorteile des Erfindungsgegenstandes liegen in einer starken Erhöhung der Leistungsfähigkeit bei gegebenem Transistortyp, und zwar dadurch, daß keine scharfen Kollektorstromspitzen mehr auftreten und der im Betrieb auftretende Kollektorstrom jedes Transistors beinahe gleich dem maximal zulässigen Kollektorstrom des betreffenden Transistors gleichgemacht werden darf. Darüber hinaus werden durch die gleiche Maßnahme die Eisenverluste im Transformator in starkem Maße herabgesetzt.

Da eine Schaltung nach der Erfindung eine Rechteckspannung liefert, ist die Schaltung geeignet für ihre Verwendung als Teil eines Gleichstromumformers, in dem ein rechteckiger Ausgang gleichgerichtet wird, um Gleichstrom zu liefern.

Die Erfindung wird jetzt an Hand der schematischen Zeichnung, die sich auf pnp-Schichttransistoren bezieht, näher erläutert.

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Claims

3 4

In der Zeichnung enthält jede der dargestellten gibt. Die Kapazität beginnt, sich zu entladen und

Schaltungen ein Transistorpaar T₁-T₂ und einen liefert somit einen zunehmenden vorwärts gerichteten

Transformator mit Kollektorwicklungen 1, 2, verbun- Vorstrom (Z₀₁) für den Transistor T₁. (In diesem Sta-

den mit einer Speisequelle — Vcc, und mit einer in dium wird die Diode D₁ gesperrt, während die einer Basisrückkopplungsschleife aufgenommenen 5 Diode Z)₂ zu leiten beginnt.) Dies macht es wieder

Rückkopplungswicklung 3. Außerdem gibt es eine möglich, daß der Transistor T₁ durch eine kumulative

Transformatorausgangswicklung 4 zur Lieferung einer Wirkung, wie oben in bezug auf den Transistor T₂

rechteckigen Ausgangsspannung, die erwünschtenfalls beschrieben, eingeschaltet wird, gleichgerichtet werden kann, um eine Gleichstrom- Fig. 2 ist in dieser Hinsicht von Fig. 1 verschieden,

umformerwirkung zu erhalten. io daß Widerstände R₂-R₃ die Dioden D₁-D₂ ersetzen,

In der Schaltung nach Fig. 1 wird die Zeitpunkt- womit sich eine Herabsetzung der Kosten ergibt. Das

bestimmung hauptsächlich durch den Kondensator C₁ Verfahren ist dasselbe, ausgenommen, daß einer der

und den Widerstand R₁ bewirkt. Dioden D₁ und D₂ Widerstände die Rückkopplungsschleife schließt,

bilden den Rückweg für die Basisströme von wenn der entsprechende Transistor gesperrt ist (der T₂ bzw. T₁, so daß immer ein Weg niedriger Impe- 15 andere Widerstand ist dann effektiv außer Tätigkeit,

danz zwischen Emitter und Basis vorhanden ist, so- da der entsprechende Transistor eingeschaltet ist und

gar wenn ein Transistor gesperrt ist. Die Umschaltung einen Weg mit viel niedrigerer Impedanz bildet), erfolgt, wenn der Kondensator genügend aufgeladen Ein Satz geeigneter Werte und Elemente für die

ist, um den Basisstrom auf IJa herabzusetzen. In Schaltung nachFig. 2 wird jetzt beispielsweise gegeben:

diesem Moment verliert der Transistor seinen leiten- 20 „. , ._,..._.,

den Zustand, und es tritt eine regenerative Umschal- Transformatorkern ... zwei E-formige„Femtteme rung auf. Die Wirkung von «'-Unterschieden zwischen (MullardLyptx. isiy.)

Transistoren ist daher darauf beschränkt, eine Diffe- ohne Luftspalte zusammen-

renz in der Frequenz zu verursachen (was häufig nicht gelugt,

von sehr großer Bedeutung ist). 25 ^^tor- .

Diese Schaltung ist vorteilhaft, weil ein einziger wicklungen 1 und 2 bifilar zusammengewickelt

Kondensator für die Zeitpunktbestimmung verwendet ??c&r η ™™^dungen ^VOQ

wird. Die Dauer jeder halben Periode wird auf diese _.. , _v . ^zz swu-urant,

Weise durch die vorangehende halbe Periode (die die KucKKoppiungs- „,„,., ,.._n,_

Spannung am Kondensator bei der Umschaltung be- 30 ^wlcklunS ³ !? Windungen von 38 SWG-

stimmen wird) beeinflußt. Es tritt daher eine Aus- _ . . Tr u* ι *.* · *

gleichwirkung ein, die die beiden halben Perioden Transistoren Hochfrequenzkrafttransisto-

gleich zu halten versucht. „. _ _w . ren Mullard Typ OC 23

Die Wirkungsweise wird untenstehend näher er- KoüeJctorspeiseläutert. 35 spannung-Fcc... 12V

Es wird angenommen, daß der Transistor T₂ in den Έ?^™*¹?¹ ζ¹ ö ?/ίΐ

leitenden Zustand geht. Unter diesen Umständen Widerstände K₂, R₃ ... Jy U wird im wesentlichen die ganze Speisegleichspannung Bei Abwesenheit von Hilfsstartmitteln sind die (Vcc) plötzlich an die Kollektorwicklung 2 angelegt. Schaltungen nach den Fig. 1 und 2 (wie die meisten Zugleich wird in der Wicklung 3 eine kleinere Span- 40 Umformerschaltungen) nicht für Selbstanlauf unter nung F₃ induziert. Diese Rückkopplungsspannung Belastung geeignet, da keine vorwärts gerichtete Vor-(F₃) wird über den Widerstand R₁ und den Konden- spannung vorhan'den ist, ehe die Schwingungen ansator C₁ an den Basis-Emitter-Teil des Transistors T₂ gefangen haben. Diesem Nachteil kann leicht abmit solcher Polarität angelegt, daß ein Vorwärts- geholfen werden durch Einschaltung eines Widerstanstrom im Transistor T₂ entsteht (wodurch der Tran- 45 des zwischen jeder Basis und der Kollektorzufühsistor T₂ noch stärker leitend gemacht wird), während rungsleitung, um ein gewisses Maß von vorwärts geeine kleine positive Spannung an die Diode D₁ an- richtetem Anfangsstrom zu liefern. Bei der Annahme, gelegt wird, um einen rückwärts gerichteten Vorstrom daß bei der Schaltung nach Fig. 2 die Werte der dem Transistor T₁ zu liefern. Auf diese Weise wird Tabelle verwendet werden, kann jeder der genannten das Einschalten des Transistors T₂ kumulativ verur- 50 Widerstände einen Wert von 2,7 kQ haben, sacht, während der Transistor T₁ gesperrt wird.

Wenn der Transistor T₂ einmal den höchstleiten- PATENTANSPRÜCHE·

den Zustand erreicht hat, hat sein Basisstrom (Z₀₂)

einen Anfangswert, der im wesentlichen zu F₃ZZi₁ 1. Selbstschwingender Gegentaktsperrschwinger,

proportional ist, aber dieser Stromwert nimmt infolge 55 enthaltend ein Transistorpaar (T₁-T₀) und einen der Abwesenheit der Kapazität C₁ ab. In einem be- Transformator mit einem Kern sowie ein Paar

stimmten Punkt beginnt diese Abnahme, den Tran- Kollektorwicklungen (1, 2), die in die Kollektor-

sistor T₂ aus seinem höchstleitenden Zustand zu kreise der Transistoren geschaltet sind, und eine

ziehen. Infolgedessen nimmt die Spannung über der Rückkopplungswicklung (3) auf dem Kern, die

Wicklung 2 ab und folglich auch die Spannung F₃ 60 mit den Basiselektroden beider Transistoren über über der Wicklung 3. Dies hat wieder zur Folge, daß eine Rückkopplungsschleife verbunden ist, in der

der Basisstrom Z₆₂ des Transistors T₂ schneller herab- beide Basiselektroden und eine Reihenschaltung

gesetzt wird, und dies führt dazu, daß der Tran- von zeitbestimmenden Impedanzen aufgenommen

sistor T_? kumulativ gesperrt wird. sind, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitbestim-

In diesem Punkt wird der Transistor T₁ leitend, 65 menden Impedanzen aus einer Kapazität (C₁) und weil die Rückkopplungsspannung F₃ nach Null ab- einem dazu sowie mit der Emitter-Basis-Strecke

genommen hat und auf diese Weise die Ladung, die in Serie liegenden Widerstand (R₁) bestehen und

sich vorher in der Kapazität C₁ angehäuft hatte, frei- die Steuerung der Arbeitszeitpunkte des Sperr-

schwingers bewerksteUigen, derart, daß der Kern des Transformators ungesättigt bleibt (Fig. 1).
2. Sperrschwinger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitbestimmende Serienwiderstand der Rückkopplungsschleife aus dem der Basis-EmitterStrecke entsprechenden Vorwärtswiderstand des leitenden Transistors (T₁ oder T₂) und aus einem dazu parallel geschalteten Widerstand (R₃ bzw. R₂) besteht (Fig. 2).

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 059 957.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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