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Schaltungsanordnung zur Erzielung einer kurzen Abschaltzeit eines
durch einen Emitterfolgeverstärker angesteuerten Leistungsschalttransistors Die
Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erzielung einer kurzen Abschaltzeit
eines durch einen Einitterfolgerverstärker angesteuerten Leistungssehalttransistors.
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Bekanntlich wird insbesondere bei einem hohe Ströme schaltenden Leistungssehalttransistor
infolge der sogenannten Speicherwirkung des Transistors der Abschaltzeitpunkt des
Schaltstromes gegenüber demjenigen des Steuerstromes recht wesentlich verzögert.
Die Größenordnung dieser Verzögerungszeit liegt bei typischen Leistungsschalttransistoren
für einen zu
schaltenden Strom von beispielsweise 10A bei etwa 20Mikrosekanden,
was in vielen Anwendungsfällen sehr unerwünscht ist; deshalb ist es Aufgabe der
Erfindung, eine Schaltungsanordnung anzugeben, die diese Nachteile wesentlich vermindert.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Schaltungsanordnung
zur Erzielung einer kurzen Abschaltzeit eines durch einen Emitterfolgerverstärker
angesteuerten Leistungsschalttransistors vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet
ist, daß diesem Emitterfolgerverstärker ein zu seinem Transistor komplementär dotierter
Transistor eines weiteren Emitterfolgerverstärkers parallel geschaltet ist, derart,
daß die Emitter-Kollektor-Strecke dieses komplementär dotierten Transistors dem
Emitterwiderstand und die Emitter-Basis-Strecke dieses komplementär dotierten Transistors
der Emitter-Basis-Strecke des erstgenannten Emitterfolgerverstärkers parallel geschaltet
ist.
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Im folgenden sei an Hand der Figuren ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel
der Erfindung zur näheren Erläuterung derselben im einzelnen beschrieben. Hierbei
zeigt Fig. 1 ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung und Fig.
2 ein zur Erläuterung der Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 1 dienendes
Diagramm.
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Bei der Anordnung nach Fig. 1 wird der Leistungsschalttransistor
1 mit dem Arbeits- bzw. Kollektorwiderstand 2, welcher auch durch einen Transformator
oder eine Induktivität gebildet sein kann, über den erstgenannten Emitterfolgerverstärker
mit dem Transistor 3 und dem Emitterwiderstand 4 aus dem Steuergenerator
5 mit einer vorzugsweise im wesentlichen rechteckförmigen Steuerspannung
beaufschlagt, welche im Diagramm nach Fig. 2 mit der Zeitachse t als Abszisse und
der Spannungsachse -U als Ordinate durch die, durchgezogen gezeichnete Kurve
6 dargestellt ist. Im Zeitpunkt to liegt an der Basis des Transistors
3 eine positive Sperrspannung, so daß sowohl der Transistor 3 des
einen Emitterfolgerverstärkers als auch der Leistungsschalttransistor
1 gesperrt sind. Die an der Basis des Leistungsschalttransistors
1 auftretende Spannung ist in Fig. 2 durch die gestrichelt dargestellte Wellenform
7 symbolisiert. Das Potential dieser Spannung liegt gegenüber dem Potential
der Spannung an der Basis des Transistors 3 um die steuernde Basis-Emitter-Spannung
in positiver Richtung verschoben. Im Zeitpunkt t, springt die Steuerspannung des
Transistors 3, welche dem eine Rechteckwellenform abgebenden Steuergenerator
5
entstammt, vom Wert + U, auf - U, Da der Transistor
3 noch bei relativ geringem Leistungspegel arbeitet, weil er im wesentlichen
nur die erforderliche Steuerleistung für den Leistungstransistor 1 aufzubringen
hat, folgt die Steuerspannung 7 für den Leistungstransistor 1 diesem
Stromanstieg fast ohne Verzögerung. Im Zeitpunkt t#., der beispielsweise 400 Mikrosekunden
nach dem Zeitpunkt t, liegt, springt die Spannung gemäß der Wellenform
6, d. h. die Steuerspannung für den Transistor 3 vom Wert
- U., auf den Wert + U, zurück, die Spannung an der Üasis des
Leistungsschalttransistors 1 folgt jedoch infolge der bekannten Speicherwirkung
eines hohe Ströme in der Größenordnung von 10 A schaltenden Leistungsschalttransistors
nicht sofort, sondern erst im Zeitpunkt t. nach etwa 20 Mikrosekunden Verzögerung.
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Die bisher beschriebene Schaltungsanordnung ist bekannt. Um jedoch
die Zeitdifferenz zwischen t, und t# zu vermindern, wird nunmehr erfindungsgemäß
vorgeschlagen, dem Emitterfolgerverstärker mit dem
Transistor
3 einen zu diesem komplementär dtl me4141 11
Transistor 8 derart
parallel zu schalten, de-,
Emitter-Kollektor-Strecke, dieses letztgenannten!7ran'-"
sistors dem Emitterwiderstand 4 und die Ernitter-Basis-Strecke dieses Transistors'
der Emitter-Basis-Strecke des Transistors 3 parallel liegt. Durch Zuführung
der positiven Steuerspannung + U, des Generators 5 im Augenblick t2
auf die Basis des komplementär dotierte-ii Transistors 8- wird dieser Transistor
vom Sperrzustand in den4eitenden Zustand versetzt, wodurch seine relativ niederehmige
Emitter-Kollektor-Strecke praktisch einen Kurzschluß über den Emitterwiderstand
4 darstellt, der beispielsweise eine Größenordnung von 1 kOhm besitzt. Dieser
Emitterwiderstand 4 selbst kann im Interesse einer hohen Nutzleisiung und niedriger
Verluste für den Emitterfolgerverstärker mit dem Transistor 3 bekanntlich
nicht derart klein gemacht werden, daß er die infolge der Speicherwirkung des Transistors
1 im Transistor 1 befindlichen Ladungsträger in der an sich erforderlichen
Schnelligkeit absaugt. Diese Ladungsträger können nunmehr jedoch über die Emitter-Kollektor-Strecke
des Transistors, 8 derart schnell abfließen, daß die Abschaltverzögerung
des Leistungsschalttransistors 1 im bisher betrachteten, auch praktisch ausgeführten
Beispiel der Erfindung gemäß Fig. 1 an Stelle der bereits oben erwähnten
20 Mikroseekunden ohne Hinzuschaltung des Transistors 8
nach erfolgter erfindungsgemäßer
Ausgestaltung der Schaltung -nur noch maximal 2 Mkrosekunden beträgt, was
den meisten praktischen Erfordernissen ausreichend Rechnung trägt. Für den Transistor
8
stellt während der Zeit, in der er leitet, der in Serie mit der Basis-Kollektor-Strecke
des Transistors 1
liegende Widerstand2 im wesentlichen den Arbeitswiderstand
dar, in Verbindung mit welchem dieser Transistor 8 einen weiteren Emitterfolgerverstärker
bildet. Da der Transistor8 nur für eine relativ sehr kurze Zeit leitend ist, entstehen
an ihm auch nur sehr geringe Verluste, so daß ein Typ mit niedriger Verlustleitung
und hoher Schaltgeschwindigkeit verwendet werden kann.