DE1257842B - Saettigungsschutz fuer Schalttransistoren - Google Patents

Saettigungsschutz fuer Schalttransistoren

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DE1257842B
DE1257842B DE1966T0031156 DET0031156A DE1257842B DE 1257842 B DE1257842 B DE 1257842B DE 1966T0031156 DE1966T0031156 DE 1966T0031156 DE T0031156 A DET0031156 A DE T0031156A DE 1257842 B DE1257842 B DE 1257842B
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Germany
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transistor
voltage
saturation
diode
collector
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Application number
DE1966T0031156
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English (en)
Inventor
Dipl-Ing Heinz Jaenisch
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Telefunken Patentverwertungs GmbH
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Telefunken Patentverwertungs GmbH
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/04Modifications for accelerating switching
    • H03K17/042Modifications for accelerating switching by feedback from the output circuit to the control circuit
    • H03K17/0422Anti-saturation measures

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  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

  • Sättigungsschutz für Schalttransistoren Die Erfindung betrifft eine Transistorschaltstufe mit einer zwischen der Transistorsteuerelektrode und der Transistorausgangselektrode liegenden Sättigungsschutzdiode.
  • Die im Sättigungsbereich bei vielen Transistortypen auftretende starke Belastung bewirkt beim Sperren der Transistoren eine Abschaltverzögerung und eine Abschaltflankenverflachung. Um derartige Erscheinungen zu vermeiden, muß verhindert werden, daß die Transistoren im Schaltbetrieb in ihren Sättigungsbereich gelangen.
  • Um im Transistorschalterbetrieb Sättigungserscheinungen zu vermeiden, ist es bekannt (Buch von P. Speiser, Impulsschaltungen, Springer-Verlag, 1963), den Schaltstrom vor Erreichen seines Sättigungswertes zu begrenzen. Dies wird z. B. durch eine Begrenzung der Kollektorspannung mittels einer Gegenkopplung der jeweiligen Schaltstufe vom Kollektor zur Basis über eine Diode erreicht. Ein derartiges Vorgehen setzt voraus, daß die Kollektor-Emitter-Spannung im Sättigungszustand des Transistors kleiner ist als die Basis-Emitter-Spannung. Bedingt durch zu niedrige Kollektor-Basis-Sättigungsspannung vieler Transistortypen ist die Wirkung dieser Maßnahme nicht ausreichend, d. h., die Sättigung wird nicht völlig vermieden. Zur Überwindung dieser Schwierigkeit wurde in der bereits zitierten Literaturstelle vorgeschlagen, die Rückkopplungsdiode über einen Spannungsteiler in der Weise vorzuspannen, daß die Diodenleitung bereits dann einsetzt, wenn der Transistor mit Sicherheit noch nicht in der Sättigung ist. Von der letzteren Maßnahme muß auch immer Gebrauch gemacht werden, wenn an Stelle einer Diode kleiner Knickspannung, z. B. einer Germaniumdiode, eine Diode größerer Knickspannung, z. B. eine Siliziumdiode (besseres Temperaturverhalten), verwendet werden soll.
  • Durch Diodenrückkopplungen der erwähnten Arten werden aber die Einschaltflanken der Stromimpulse verschliffen, und die Kollektorspannung wird im niederohmigen Zustand des Transistors abhängig von der Stromverstärkung des Transistors. Die in den Patentansprüchen gekennzeichnete Erfindung beseitigt diese Nachteile.
  • Der Erfindungsgedanke ist danach der, in Reihe zur Rückkopplungsdiode eine Spule zu schalten, in der durch das Transistoreinschaltsignal eine Spannung induziert wird, deren Vorzeichen und Größe so gewählt sind, daß die Rückkopplungsdiode schon früher zu leiten beginnt, als es ohne die genannte Spule der Fall wäre.
  • Im folgenden wird ein Beispiel zur Erfindung an Hand einer Zeichnung beschrieben, aus dem die Vorteile und Einzelheiten der Erfindung hervorgehen. In der Zeichnung zeigt F i g.1 eine erfindungsgemäß rückgekoppelte Transistorschaltstufe mit einem Transformatoreingang und F i g. 2 die gleiche Schaltstufe mit einem induktiven Spannungsteiler im Eingangskreis.
  • Die Transistorschaltstufe der F i g. 1 wird über Eingangsklemmen 1 und 2 angesteuert. Den Ausgangskreis der Schaltstufe bilden Klemmen 3 und 4. Zwischen diesen Klemmen liegt die Kollektor-Emitter-Strecke eines Schalttransistors 5. Dieser wird vom Eingangssignal über einen Widerstand 7 und einen Übertrager, der aus einer Eingangswicklung 8 a und zwei Ausgangswicklungen 8 b und 8 c besteht, angesteuert. Die Eingangswicklung 8 a liegt in Serie zum Widerstand 7 im Eingangskreis 1-2. Die Ausgangswicklung 8 b liegt an der Steuerstrecke des Transistors, nämlich zwischen seiner Basis 5a und seinem Emitter. Die zweite Ausgangswicklung 8 c führt von der Basis über die Anoden-Katoden-Strecke einer Sättigungsschutzdiode 6 an den Kollektor des Transistors und somit an den Ausgangspunkt 3 der Schaltstufe. Die Ausgangswicklungen 8b und 8c haben gleichen Wicklungssinn.
  • Soll der Transistor 5 in den niederohmigen Zustand gesteuert werden, so wird der Eingangswicklung 8 a des Übertragers ein Ansteuerimpuls derart zugeführt, daß die Basis gegenüber dem Emitter über die Ausgangswicklung 8 b positiv wird. Dann baut sich auch an der Ausgangswicklung 8 c zwischen dem Dioden- und dem Basisanschluß eine positive Spannung auf, die in Reihe zur Kollektor-Basis-Spannung ucß liegt. Mit zunehmender Durchsteuerung des Transistors 5 wird die Kollektor-Basis-Spannung ucß negativ und addiert sich betragsmäßig zur Spannung an der Ausgangswicklung 8c. Diese Summenspannung liegt nun an der Diode 6 an, und es ist ersiehtlich, da.ß diese durch die Summenspannung in Bezug auf den Transistordurchschaltvorgang schneller in ihr Leitungsgebiet gebracht wird als durch die Kollektor-Basis-Spannung uC$ allein.
  • Bei dieser erfindungsgemäßen Schaltung hängt die Kollektor-Emitter-Spannung des Transistors in dessen niederohmigem Zustand nur noch linear von der Basis-Emitter-Spannung des Transistors ab, nicht jedoch von seiner Stromverstärkung. Die Dimensionierung der Ausgangswicklung 8c ist abhängig von der Art der verwendeten Diode 6 und des verwendeten Transistors 5. Allgemein kann gesagt werden, daß die Summe aus der Kollektor-Basis-Spannung zscB und der Spannung der Ausgangswicklung 8 c bei der gewünschten Kollektor-Emitter-Spannung größer oder gleich der Knickspannung der Diode -.6 sein muß. Auf diese Weise sind auch Dioden großer Knickspannung, z. B. Siliziumdioden verwendbar. Außerdem kann ein Diodenstromeinsatz bei noch positiver Kollektor-Basis-Spannung herbeigeführt werden.
  • In F i g. 2 sind bezüglich F i g. 1 gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Hier wird der Transistor 5 im Gegensatz zu F i g. 1 über einen Autotransformator angesteuert, der aus zwei Wicklungen 9 a und 9 b besteht. Die erste Wicklung 9 a liegt zwischen der Basis 5 a des Transistors 5 und der zum Kollektor führenden Diode 6. Die zweite Wicklung 9 b liegt gleichsinnig zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors. Der Verbindungspunkt der Wicklung 9a mit der Diode 6 führt über den Widerstand 7 zur Eingangsklemme 1. Die Eingangsklemme 2 ist mit der Ausgangsklemme 4 verbunden. In dieser Schaltung liegt ebenso wie in derjenigen der F i g.1 beim Übergang vom hochohmigen zum niederohmigen Zustand des Transistors 5 die Kollektor-Basis-Spannung uct; in Reihe mit der Spannung an der Wicklung 9a und verursacht ein Einsetzen des Stroms durch die Diode 6 bei einer vorgegebenen Kollektor-Emitter-Mindestspannung.
  • Die Transistorschaltstufen der F i g. 1 und 2 sind mit npn-Transistoren aufgebaut. Ebenso ist es natürlich möglich, die Erfindung bei Schaltstufen aus pnp-Transistoren anzuwenden. In diesem Fall muß lediglich die Diode 6 umgepolt werden.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Transistorschaltstufe mit einer zwischen der Transistorsteuerelektrode und der Transistorausgangselektrode liegenden Sättigungsschutzdiode, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ansteuerung des Transistors ein Übertrager mit zwei Ausgangswicklungen von gleichem Wikkelsinn vorgesehen ist, wobei die eine Ausgangswicklung (8b) an die Basis-Emitter-Strecke angeschlossen ist und die andere (8e) in Reihe mit der Sättigungsschutzdiode (6) liegt und so bemessen ist, daß die Sättigungsschutzdiode bei der Ansteuerung des Transistors, bevor dieser den Sättigungszustand erreicht, in Vorwärtsrichtung leitend wird.
  2. 2. Transistorschaltstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung des Ansteuersignals am Verbindungspunkt der anderen Ausgangswicklung (9 a) mit der Sättigungsschutzdiode (6) erfolgt.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0059537A2 (de) * 1981-02-26 1982-09-08 Control Data Corporation Schaltkreis
DE19516138C1 (de) * 1995-05-03 1996-12-19 Teldix Gmbh Ansteuerschaltung für Feldeffekttransistoren

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EP0059537A3 (de) * 1981-02-26 1982-10-27 Control Data Corporation Schaltkreis
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