DE1275198B - Transistor bridge inverter - Google Patents
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Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. Cl.: Int. Cl .:
H02mH02m
H 02pH 02p
Deutsche Kl.: 21 d2 -12/04 German class: 21 d2 - 12/04
Nummer: 1275 198Number: 1275 198
Aktenzeichen: P 12 75 198.3-32 (T 15735)File number: P 12 75 198.3-32 (T 15735)
Anmeldetag: 9. Oktober 1958 Filing date: October 9, 1958
Auslegetag: 14. August 1968Opening day: August 14, 1968
Die Erfindung betrifft einen Transistorbrückenwechselrichter mit je einem in Emitter- oder Basisschaltung angeordneten Transistor in jedem Zweig, bei dem die eine Briickendiagonale mit einer Gleichspannungsquelle verbunden ist und über einen in der anderen Brückendiagonale angeordneten Transformator eine Wechselspannung abgenommen wird und bei dem der Transformator vier Hilfssekundärwicklungen besitzt, die zur positiven Rückkopplung die Basen der Transistoren mit ihren Emittern verbinden. The invention relates to a transistor bridge inverter with one each in an emitter or base circuit arranged transistor in each branch, in which the one bridge diagonal with a DC voltage source is connected and via a transformer arranged in the other bridge diagonal an alternating voltage is picked up and in which the transformer has four auxiliary secondary windings which connect the bases of the transistors to their emitters for positive feedback.
In »Proceedings of the Institute of Radio Engineers«, Januar 1955, S. 99, ist eine Schaltung mit zwei pnp-Transistoren beschrieben, deren Basen mit Erde verbunden, deren Emitter über je eine Hilfs-Sekundärwicklung eines Transformators an Erde geführt und deren Kollektoren über die Primärwicklung des Transformators miteinander verbunden sind. Die negative Klemme einer Batterie ist an eine Mittelanzapfung der Primärwicklung angeschlossen, und die positive Batterieklemme ist geerdet. Die Hilfssekundärwicklungen sind so gewählt, daß die Rückkopplung, welche sie bewirken, die Schaltung in Schwingung hält. Infolgedessen entsteht in der Hauptsekundärwicklung des Transformators eine Wechsel-Stromausgangsspannung. In "Proceedings of the Institute of Radio Engineers," January 1955, p. 99, there is a circuit with two pnp transistors are described, their bases connected to earth, their emitters each via an auxiliary secondary winding of a transformer led to earth and their collectors via the primary winding of the transformer are interconnected. The negative terminal of a battery is on a center tap connected to the primary winding and the positive battery terminal is grounded. The auxiliary secondary windings are chosen so that the feedback they cause keeps the circuit oscillating. As a result, arises in the main secondary winding of the transformer an alternating current output voltage.
Hohe Wirkungsgrade werden durch Betreiben der Transistoren in der bekannten Schaltung als Schalter erzielt. Bei dieser Betriebsweise wird jeder Transistor während des Schwingens abwechselnd voll leitend und sperrend, und zwar wird er dann sperrend, wenn der Kern des Transformators in die Sättigung gelangt, wo sich keine weitere Erhöhung des magnetischen Flusses durch die Transformatorwicklungen ergibt. Infolgedessen verschwindet nämlich das Signal in der Rückkopplungswicklung plötzlich, so daß der Transistor sperrt. Die Frequenz der Schwingungen in der Schaltung wird hauptsächlich durch die Transformatoreigenschaften, insbesondere die Eigenschaften des Kernmaterials, bestimmt.High efficiencies are achieved by operating the transistors in the known circuit as switches achieved. In this mode of operation, each transistor becomes full alternately during oscillation conductive and blocking, and it becomes blocking when the core of the transformer saturates where there is no further increase in magnetic flux through the transformer windings results. As a result, the signal in the feedback winding suddenly disappears, so that the transistor blocks. The frequency of oscillations in the circuit becomes main determined by the transformer properties, in particular the properties of the core material.
Ein Nachteil der Transistoren besteht darin, daß die Spannung, die zwischen der Emitter- und Kollektorelektrode angelegt werden kann, begrenzt ist. In der beschriebenen Schaltung schwingt das Kollektorpotential jedes Transistors zwischen einem Potential, das im wesentlichen dem des Emitters, d.h. Erdpotential, entspricht, und einem Potential von doppelter Höhe dessen, das von der Batterie gegenüber Erdpotential geliefert wird. Wenn infolgedessen beispielsweise der zulässige Emitter-Kollektor-Spannungsbereich eines Transistors 24 Volt beträgt, so kann eine Batterie, die eine höhere Spannung als TransistorbrückenwechselrichterA disadvantage of the transistors is that the voltage generated between the emitter and collector electrodes can be applied is limited. In the circuit described, the collector potential oscillates each transistor between a potential which is essentially that of the emitter, i.e. ground potential, and a potential double that of the battery opposite Earth potential is supplied. If as a result, for example, the permissible emitter-collector voltage range of a transistor is 24 volts, so can a battery that has a higher voltage than Transistor bridge inverters
Anmelder:Applicant:
Sylvania-ThornSylvania Thorn
Colour Television Laboratories Limited, LondonColor Television Laboratories Limited, London
Vertreter:Representative:
Dr.-Ing. E. Liebau, Patentanwalt,Dr.-Ing. E. Liebau, patent attorney,
8900 Augsburg-Göggingen, v.-Eichendorff-Str. 108900 Augsburg-Göggingen, v.-Eichendorff-Str. 10
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Guy Lloyd Fougere,Guy Lloyd Fougere,
William Leslie Brendling, LondonWilliam Leslie Brendling, London
Beanspruchte Priorität:Claimed priority:
Großbritannien vom 9. Oktober 1957 (31599)Great Britain 9 October 1957 (31599)
12 Volt liefert, nicht verwendet werden. Da die maximale Leistung, die durch die Schaltung geliefert werden kann, bestimmt wird durch die Batteriespannung, multipliziert mit dem Kollektorstrom bei leitendem Zustand eines Transistors, so würde eine Schaltung, die eine Batteriespannung gleich dem zulässigen Emitter-Kollektor-Spannungsbereich zu schalten in der Lage ist, eine Verbesserung gegenüber der beschriebenen bekannten Schaltung darstellen, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine solche verbesserte Schaltung zu schaffen.Supplies 12 volts, cannot be used. Because the maximum power delivered by the circuit can be determined by the battery voltage multiplied by the collector current at conductive state of a transistor, so would a circuit that a battery voltage equal to the permissible Emitter-collector voltage range to switch is able to improve on the represent known circuit described, and it is an object of the invention to provide such an improved To create circuit.
Aus der französischen Patentschrift 1137 283 ist im Prinzip bekannt, einen Brückenwechselrichter aufzubauen, bei dem in jedem Zweig ein steuerbarer Halbleiter angeordnet ist, der auch ein Transistor sein könnte. Die Ausbildung von Steuerkreisen bei Verwendung von Transistoren sind der Zeitschrift »AIEE-Transactions«, November 1955, S. 587 bis 592, zu entnehmen. Derartige Transistorbrückenwechselrichter haben den Vorteil, daß jeweils zwei Transistoren in Reihe liegen, von denen jeder eine Spannung schalten kann, die der maximalen Kollektor-Emitter-Spannung entspricht.A bridge inverter is known in principle from French patent specification 1137 283 build, in which a controllable semiconductor is arranged in each branch, which is also a transistor could be. The formation of control circuits when using transistors are the journal "AIEE-Transactions", November 1955, pp. 587 to 592, can be found. Such transistor bridge inverters have the advantage that there are two transistors in series, each one of which is one Can switch voltage that corresponds to the maximum collector-emitter voltage.
Versucht man jedoch eine derartige Schaltung aufzubauen, so zeigt es sich, daß sie verhältnismäßig kompliziert wird und auch einen geringeren Wirkungskreis aufweist, als wünschenswert ist. Dies kommt daher, daß sich die Ausgangswechselspannung nicht ohne weiteres von den Vorspannungskreisen entkoppeln läßt, so daß an diesen ein merklicher Teil der Ausgangsspannung verlorengeht.However, if you try to build such a circuit, it turns out that it is proportionate becomes complicated and also has a smaller sphere of activity than is desirable. this is because the AC output voltage does not readily differ from the bias circuits can be decoupled, so that a noticeable part of the output voltage is lost at these.
809 590/169809 590/169
Aufgabe der Erfindung ist es, auf einen möglichst Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin,The object of the invention is to achieve the best possible A further advantage of the invention is
einfachen Aufbau der Schaltung hinzuarbeiten und daß übliche Vorspannungsmaßnahmen zur Sicherden für Brückenschaltungen üblicherweise zu er- stellung der thermischen Stabilität der Transistoren wartenden hohen Wirkungsgrad auch bei Transistor- angewendet werden können, um die Betriebsbedinbrückenwechselrichtern zu erreichen. 5 gungen für B-Betrieb, v4B-Betrieb oder ^4-Betriebsimple construction of the circuit and that the usual biasing measures for securing for bridge circuits usually to create the thermal stability of the transistors maintaining high efficiency even with transistor- can be applied to the operating condition bridge inverters to reach. 5 options for B operation, v4B operation or ^ 4 operation
In überraschend einfacher Weise gelingt dies ge- festzulegen, unter denen die Schaltung arbeiten soll, maß der Erfindung bei einem Transistorbrücken- Wenn die Kollektorelektroden zweier Transistorpaare wechselrichter der eingangs genannten Art dadurch, zusammengeschaltet sind, kann eine gemeinsame daß in gegenüberliegenden Zweigen zueinander korn- Wärmeableitung für jedes Transistorpaar angewendet plementäre Transistoren verwendet sind und der io werden.In a surprisingly simple way, it is possible to determine under which the circuit should work, measured the invention in a transistor bridge when the collector electrodes of two transistor pairs Inverters of the type mentioned above are connected together, can have a common that in opposite branches to each other grain heat dissipation applied for each transistor pair Complementary transistors are used and the io will be.
Kollektor eines der npn-Transistoren mit dem KoI- Die Erfindung ist in einigen AusführungsbeispielenCollector of one of the npn transistors with the KoI- The invention is in some embodiments
lektor eines der pnp-Transistoren über eine Primär- an Hand der Zeichnung näher erläutert, und zwar wicklung des Transformators und der Kollektor des zeigenlector one of the pnp transistors on a primary explained in more detail with reference to the drawing, namely winding of the transformer and the collector of the show
anderen npn-Transistors mit dem Kollektor des F i g. 1 und 2 Schaltbilder von zwei Ausführungsanderen pnp-Transistors über eine weitere Primär- 15 formen der Erfindung, undanother npn transistor to the collector of F i g. 1 and 2 circuit diagrams of two other embodiments pnp transistor via a further primary form of the invention, and
wicklung verbunden sind. F i g. 3 und 4 Schaltbilder, die zwei Möglichkeitenwinding are connected. F i g. 3 and 4 circuit diagrams, the two options
Eine andere Lösung der Aufgabe der Erfindung angeben, wie die Stabilität der in Fig. 1 und 2 darbei einem Transistorbrückenwechselrichter der ein- gestellten Transistoren erzielt werden kann, gangs genannten Art besteht darin, daß in gegenüber- In F i g. 1 sind zwei npn-Transistoren 10 und 11Another way of achieving the object of the invention is to specify the stability of the one shown in FIGS. 1 and 2 a transistor bridge inverter of the set transistors can be achieved, Initially mentioned type is that in opposite- In F i g. 1 are two npn transistors 10 and 11
liegenden Zweigen zueinander komplementäre Tran- 20 vorgesehen, deren Emitter unmittelbar mit einer sistoren verwendet sind und der Kollektor eines der ersten Eingangsklemme 12 und deren Basen mit der npn-Transistoren mit dem Kollektor eines der pnp- ersten Eingangsklemme über je eine Hilfssekundär-Transistoren über eine Primärwicklung des Trans- wicklung 13 und 14 eines Transformators verbunden formators und der Kollektor des anderen npn-Tran- sind. Ferner sind zwei pnp-Transistoren 15 und 16 sistors mit demKollektor des anderenpnp-Transistors 25 vorgesehen, deren Emitter unmittelbar mit einer über die gleiche Primärwicklung verbunden sind. zweiten Eingangsklemme 17 und deren Basen mit derlying branches to each other complementary Tran- 20 provided, the emitter directly with a sistors are used and the collector of one of the first input terminal 12 and their bases with the npn transistors with the collector of one of the pnp first input terminal via an auxiliary secondary transistor each Connected via a primary winding of the trans-winding 13 and 14 of a transformer formator and the collector of the other npn-Tran- are. Furthermore, there are two pnp transistors 15 and 16 sistor is provided with the collector of the other PNP transistor 25, the emitter of which is directly connected to a are connected via the same primary winding. second input terminal 17 and their bases with the
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung eines zweiten Eingangsklemme über je eine weitere Hilfs-Transistorbrückenwechselrichters ergibt sich eine Sekundärwicklung 18 und 19 des Transformators verkomplementäre Symmetrie bezüglich der Transfer- bunden sind.The inventive design of a second input terminal via a further auxiliary transistor bridge inverter a secondary winding 18 and 19 of the transformer results in complementary symmetry with respect to the transfer bonds.
matorprimärwicklungen, so daß die Transistoren in 30 Der Kollektor des npn-Transistors 10 ist mit dem der sehr einfachen Brücke in Emitterschaltung be- Kollektor des pnp-Transistors 16 über eine erste Pritrieben werden können, die bekanntlich die größte märwicklung 20 des Transformators verbunden, und Leistungsverstärkung ermöglicht. Gleichzeitig wer- die Kollektoren der anderen beiden Transistoren 11 den die Emitterpotentiale und damit die Basisvor- und 15 sind über eine zweite Primärwicklung 21 des Spannungskreise von der an der Transformatorprimär- 35 Transformators zusammengeschlossen. Im Betrieb wicklung entstehenden Wechselspannung entkoppelt. wird eine Batterie 22 an die Eingangsklemmen an-Auf diese Weise wird der Ausgangsleistungsabfall, geschaltet, deren positiver Pol mit der Klemme 17 der sonst durch die Vorspannungskreise bewirkt verbunden wird. Eine Belastung wird an die Auswird, vermieden. gangsklemmen 23 und 24 angeschlossen, die mit einer Gemäß der USA.-Patentschrift 2 798160 ist es 40 Hauptsekundärwicklung 25 des Transformators in zwar bekannt, in Zusammenhang mit Wechsel- Verbindung stehen.matorprimärwicklungen so that the transistors in 30 The collector of the npn transistor 10 is with the the very simple bridge in the emitter circuit is the collector of the pnp transistor 16 via a first Pri drives can be connected, which is known to be the largest winding 20 of the transformer, and Enables power amplification. At the same time, the collectors of the other two transistors 11 the emitter potentials and thus the base front and 15 are via a second primary winding 21 of the Voltage circuits from the transformer connected to the primary transformer. Operational the alternating voltage generated by the winding. a battery 22 is connected to the input terminals In this way, the output power drop is switched, the positive pole of which is connected to terminal 17 which is otherwise effected by the bias circuits. A burden is placed on the extravagance avoided. connected to output terminals 23 and 24, which according to US Pat. No. 2 798 160 it is 40 main secondary winding 25 of the transformer in although known to be related to alternating connection.
richtern komplementäre Transistoren zu verwenden, Die Anordnung der Transformatorwicklungen istjudges to use complementary transistors, the arrangement of the transformer windings is
doch befaßt sich diese Druckschrift nicht mit einem so getroffen, daß die Schaltung im Schwingungs-Brückenwechselrichter, so daß die von der Erfindung zustand gehalten wird und dadurch eine Wechselzu lösende Aufgabe nicht ansteht und auch kein 45 spannung an die Belastung liefert. Somit sind, wenn Hinweis zur Lösung derselben gegeben wird. Die das mit einem Punkt markierte Ende der Primär-Druckschrift zeigt nämlich nur zwei parallelgeschal- wicklung 20 oder 21 in bezug auf das andere Ende tete Verstärker, die jeweils mit einer kapazitiven positiv ist, die mit Punkten markierten Enden der Rückkopplung versehen sind und deren Ausgang an Wicklungen 13, 14, 18 und 19 positiv in bezug auf die entgegengesetzten Enden einer Transformator- 50 die anderen Enden dieser Wicklungen. Primärwicklung angeschlossen sind. Die Verstärker Bei der Schaltung nach F i g. 2 sind die beidenbut this publication does not deal with one made in such a way that the circuit in the oscillation bridge inverter, so that the state of the invention is kept and thereby a task to be solved is not pending and also does not supply any voltage to the load. Thus, if Advice on how to solve the same is given. The end of the primary print that is marked with a dot namely shows only two parallel winding 20 or 21 with respect to the other end tete amplifier, each with a capacitive positive, the ends of the marked with dots Feedback are provided and their output on windings 13, 14, 18 and 19 are positive with respect to the opposite ends of a transformer 50 the other ends of these windings. Primary winding are connected. The amplifiers In the circuit according to FIG. 2 are the two
sind, was für die Funktion des Wechselrichters an Primärwicklungen 20 und 21 des Transformators sich nicht von Bedeutung ist, zweistufig ausgeführt, durch eine einzige Primärwicklung 26 ersetzt, deren wobei jeder Verstärker in bekannter Weise aus zwei eines Ende mit den Kollektoren der Transistoren 10 komplementären Transistoren aufgebaut ist, die in 55 und 15 und deren anderes Ende mit den Kollektoren Kaskade geschaltet sind. der Transistoren 11 und 16 verbunden ist. In dieserare what the function of the inverter on primary windings 20 and 21 of the transformer is not important, executed in two stages, replaced by a single primary winding 26, whose each amplifier consisting of two one end to the collectors of the transistors 10 in a known manner complementary transistors built in 55 and 15 and their other end with the collectors Are connected in a cascade. of transistors 11 and 16 is connected. In this
In einem Wechselrichter nach der ersterwähnten Schaltung werden vier Transistoren mit weitestgehend Ausführungsform der Erfindung müssen die Kenn- aneinander angepaßten Kenndaten gewählt. Es soll daten der vier Transistoren ziemlich genau anein- hervorgehoben werden, daß bei dieser Anordnung ander angepaßt werden, um einen zufriedenstellenden 60 die Kollektoren der Transistoren 10 und 15 mit einer Betrieb zu erzielen. Bei der zweiten Ausführungsform gemeinsamen Wärmeableitung versehen werden könder Erfindung können dagegen die Kenndaten merk- nen, wie dies ebenfalls bei den Kollektoren der Tranlich voneinander abweichen. sistoren 11 und 16 durchgeführt werden kann.In an inverter according to the first-mentioned circuit, four transistors with as much as possible Embodiment of the invention, the characteristics matched to one another must be selected. It should data of the four transistors are highlighted fairly precisely that with this arrangement be adapted to a satisfactory 60 the collectors of transistors 10 and 15 with a To achieve operation. In the second embodiment, common heat dissipation can be provided In contrast, the invention can recognize the characteristic data, as is the case with the Tranlich collectors differ from each other. sistors 11 and 16 can be performed.
Um die Gleichspannungsisolatoren zu erleichtern, Es werden nun die in Fig. 3 und 4 gezeigten Mögist es vorteilhafter, die Hilfssekundärwicklungen 65 lichkeiten der Vorspannungserzeugung erläutert. In zwischen die Basiselektroden und die Eingangs- diesen Figuren ist nur ein Teil der vollständigen anschlüsse einzuschalten als zwischen die Emitter- Schaltung dargestellt, und die Transistoren 11 und 16 elektroden und die Anschlüsse. sind weggelassen. Für die VorspannungserzeugungIn order to facilitate the DC voltage isolators, the options shown in FIGS. 3 and 4 are now possible it is more advantageous to explain the auxiliary secondary windings 65 possibilities of bias generation. In between the base electrodes and the input- these figures are only part of the complete Connect connections as shown between the emitter circuit, and the transistors 11 and 16 electrodes and the connections. are omitted. For the generation of bias
werden bei diesen Transistoren die gleichen Anordnungen verwendet wie bei den Transistoren 10 und 15. Die Vorspannungserzeugung wird in ihrer Anwendung auf die Schaltung nach F i g. 2 gezeigt.the same arrangements are used in these transistors as in the transistors 10 and 10 15. The application of the bias voltage to the circuit according to FIG. 2 shown.
In F i g. 3 wird der Emitter des Transistors 10 mit Hilfe eines zwischen dem Emitter und dem Anschluß eingefügten Widerstandes 27 vorgespannt, und die Basis wird vorgespannt, indem sie an die Verbindung zwischen zwei Widerständen 28 und 29 angeschlossen wird, die in Reihe zwischen die Klemmen 12 und geschaltet sind und damit einen Spannungsteiler bilden. Ein Blockierungskondensator 30 ist zwischen Basis und Wicklung 13 eingeschaltet. Eine entsprechende Schaltung mit Widerständen 27 α, 28 α, 29 α ist für den Transistor 15 vorgesehen.In Fig. 3 becomes the emitter of transistor 10 by means of an interposed between the emitter and the terminal inserted resistor 27 is biased, and the base is biased by attaching it to the connection between two resistors 28 and 29 connected in series between terminals 12 and are switched and thus form a voltage divider. A blocking capacitor 30 is between Base and winding 13 switched on. A corresponding circuit with resistors 27 α, 28 α, 29 α is provided for the transistor 15.
Bei der abgewandelten Schaltung nach F i g. 4 ist die Basis des Transistors 10 nicht direkt an die Verbindung zwischen den Widerständen 28 und 29 angeschlossen, sondern über die Wicklung 13. Aus diesem Grund ist der Kondensator 30 hier parallel zum Widerstand 28 gelegt, so daß er als Überbrückungskapazität wirkt.In the modified circuit according to FIG. 4, the base of transistor 10 is not directly connected to the junction connected between the resistors 28 and 29, but via the winding 13. For this The reason is that the capacitor 30 is placed parallel to the resistor 28 here, so that it acts as a bridging capacitance works.
Die an Hand von F i g. 3 und 4 erläuterten Vorspannungserzeugerschaltungen können ebenso auf die in F i g. 1 gezeigte Schaltung angewendet werden.The on the basis of Fig. 3 and 4, bias generator circuits explained can also refer to the in FIG. 1 can be applied.
Claims (8)
Applications Claiming Priority (1)
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| GB31599/57A GB833896A (en) | 1957-10-09 | 1957-10-09 | Improvements in or relating to electric power convertors |
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Family
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Country Status (2)
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| DE (1) | DE1275198B (en) |
| GB (1) | GB833896A (en) |
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