DE1814778B2 - Transistorschaltstufe - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Transistorschaltstufe sistorschaltstufe von der an den Verbindungspunkt mit mindestens einem eine erste und eine damit in der Primärwicklungen angeschlossenen Spannungs-Reihe geschaltete zweite Primärwicklung aufweisen- quelle geliefert werden.

den Transformator, dessen Sekundärwicklung mit Vorzugsweise enthalten die beiden Steuerschal-

dem Steuereingang des eigentlichen Last-Schalttran- 5 tungen unabhängig voneinander auf die Dauer der sistors verbunden ist und dessen nicht miteinander EIN- bzw. AUS-Schaltzeiten einstellbare Zeitglieder, verbundenen Primärwicklungsanschlüsse je über Schließlich sieht eine weitere vorteilhafte Ausfüheinen weiteren ersten bzw. zweiten Schalttransistor rung der Erfindung vor, daß eine zusätzliche mit dem an einen Pol einer Spannungsquelle angeschlossen Eingang der zweiten Steuerschaltung verbundene sind, deren anderer Pol mit dem Verbindungspunkt io Transformatorwicklung vorgesehen ist, durch deren der Primärwicklungen Verbunden ist. Spannung der zweite Schalttransistor bis zum Auftritt

Transistorschaltstufen finden heute in immer des nächsten EIN-Schaltsignals gesperrt gehalten größerem Maße Anwendung, wenn eine elektrische wird.

Last wiederholt mit einer Spannungsquelle verbunden Die Erfindung soll ferner nicht auf eine asymme-

bzw. von ihr ,abgetrennt;wird. Der eigentliche Last- 15 irische (nicht erdfreie) Laststeuerung (Fig. 4) be-Schalttransistor wird dabei von einer Treiberschal- schränkt sein, sondern es kann die transformatorische tung gesteuert, d. h.,^: diese Treiberschaltung liefert Ankopplung nach bekannten Prinzipien auch für die EIN- bzw. AUS-Schaltsignale für . den Last- eine symmetrische (erdfreie) Lastansteuerung (F i g. 1) Schalttransistor. Die außen zur Verfügung stehenden ausgelegt sein.

Schaltsignale bilden die Eingangssignale dieser Tran- 20 Einige bevorzugte Ausführungsbeispiele der Ersistorschaltstufe. Besondere Anforderungen hinsieht- findung sind in den Zeichnungen dargestellt und werlich der zeitlichen Genauigkeit der Schaltzeitpunkte, den im folgenden näher beschrieben. Es zeigt Schaltzeiten usw. stellen demnach Anforderungen F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungs-

an diese Treiberschaltung dar. gemäßen Schaltung mit symmetrischer Lastansteue-

Während mit den bisher üblichen Schaltungen die 25 rung,

EIN-Schaltzeiten derartiger Transistorschaltstufen Fig. 2a und 2 b Spannungs- und Stromzeitver-

gut beherrscht werden, läßt die Genauigkeit der laufe, wie sie in der Schaltung nach F i g. 1 auftreten, AUS-Schaltzeiten — insbesondere bei transforms- sowie die EIN-AUS-Zustände der verschiedenen torisch angekoppelten Treiberschaltungen —.noch .Schälttransistoren, «

sehr zu wünschen übrig. Die AUS-Schaltzeiten sind 30 Fi g. 3 ein Ausführungsbeispiel einer hinsichtlich hier sowohl von der Größe der jeweiligen Last als der zweiten Steuerschaltung gegenüber der Schaltung auch bei konstanter Last von der jeweiligen EIN- nach F i g. 1 abgeänderten Schaltung, Schaltzeit des Schalttransistors abhängig. Bei perio- Fig. 4 das Schaltbild eines anderen Ausführungs-

disch auftretenden Schaltsignalen verschiebt sich beispiels der Erfindung mit nichtsymmetrischer Lastdadurch der Arbeitszyklus z. B. der Lastspannung, 35 ansteuerung,

woraus Fehler resultieren, die insbesondere dann Fig. 5A, 5B sowie 6A und 6B Gegenüberuntragbar sind, wenn die Last mit einer Datenver- Stellungen von Schaltspannungsverläufen bei bekannarbeitungsanlage gekoppelt ist. ten Treiberschaltungen und der erfindungsgemäßen

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Schaltung, .

eine Transistorschaltstufe mit konstanter AUS- 40 F i g. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel der vor-Schaltzeit anzugeben. Die AUS-Schaltzeit soll un- liegenden Erfindung.

abhängig sowohl von der Dauer des EIN-Schalt- Die in Fig. 1 gezeigte symmetrische Aüsgangs-

zustandes als auch von der Größe der Last sein. treiberschaltung 10 besteht aus den Transformatoren

Ausgehend von einer Transistorschaltstufe mit 12 und 13, die gemeinsam an eine bipolare Signalmindestens einem eine erste und eine damit in Reihe 45 quelle 1 bis 9 angeschlossen sind. Diese Signalgeschaltete zweite Primärwicklung aufweisenden quelle 1 bis 9 ist im Detail in dem umrandeten Transformator, dessen Sekundärwicklung mit dem Block 1'gezeigt und besteht z. B. aus dem Eingangs-Steuereingang des eigentlichen Last-Schalttransistors impulstransformator 1 mit der Primärwicklung 2. Auf verbunden ist und dessen nicht miteinander verbun- diese Primärwicklung 2 wird das bipolare Signal El denen Primärwicklungsanschlüsse je über einen wei- 50 mit der Wiederholzeit TA gegeben. Die mit einer teren ersten bzw. zweiten Schalttransistor an einen mittleren Anzapfung versehenen Anschlüsse der Se-PoI einer Spannungsquelle angeschlossen sind, deren kundärwicklung 5 sind mit den entsprechenden Ananderer Pol mit dem Verbindungspunkt der Primär- Schlüssen eines weiteren Impulstransformators 9 mit wicklung verbunden ist, sieht die Erfindung zur den Primärwicklungen 10 a und 10 b verbunden. Die Lösung der gestellten Aufgabe vor, daß die Eingangs- 55 Sekundärwicklungen 11 α und 11 b dieses Transforsignale der Transistorschaltstufe der Reihenschaltung mators 9 besitzen eine geerdete Mittenanzapfung zweier Steuerschaltungen zugeführt werden, daß der UA. Die äußeren Anschlüssella' und 11 b' der Ausgang der ersten bzw. zweiten Steuerschaltung mit Sekundärwicklungen 11 α und 11 b sind mit dem Andern Steuereingang des ersten bzw. zweiten Schalt- zapfungspunkt 12/4 der Primärwicklung 12 a, 12 b transistors verbunden ist, daß die beiden Schalttran- 60 des Transformators 12 bzw. dem Anzapfungspunkt sistoren in komplementärer Weise betrieben werden 13 A der Primärwicklung 13 α, 13 6 des Transforma- und daß der Stromfluß durch die erste Primärwick- tors 13 verbunden. Die Quelle 1 bis 9 liefert komplelung den EIN-Schaltzustand bzw. der Stromfluß mentäre Signale, d. h. Signale entgegengesetzter Podurch die zweite Primärwicklung den AUS-Schalt- larität an diese Anzapfungspunkte 12/4 und 13/4, zustand des eigentlichen Last-Schalttransistors be- 65 während der Zeitdauer TA des Eingangssignals El. stimmt. Die Vorzeichen der Spannungen an diesen Anzap-

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfin- fungspunkten 12 A und 13 A werden während der dung sieht vor, daß die Eingangssignale der Tran- zweiten Zeitdauer TA umgekehrt.

Die äußeren Anschlüsse 12«', 126',' 13α' und 13 V der Wicklungen 12 a-12 b, 13 a-13 b sind an die Dioden 14 bis 17 angeschlossen. Die Ausgangsklemme 18 und 19 der Ausgangswicklungen 12 c bzw. 13 c der Transformatoren 12 bzw. 13 sind gemeinsam mit der Masseklemme einer Last verbunden, die ganz allgemein durch den gestrichelten Block 20 dargestellt ist. Die Last20 ist in Fig. 1 dargestellt als eine Schaltungsanordnung mit drei Eingangsklemmen und einem Paar von Transistor-Schaltverstärkern 20 a und 20 b, die aus NPN-Transistoren in Emitterschaltung bestehen. Eine Spannungsquelle, z. B. die Batterie 20 c, ist mit ihrem positiven Pol an die Mittelanzapfung der Primärwicklung 20 d-20 d' eines Ausgangstransformators 20 e angeschlossen. Die äußeren Anschlüsse der Wicklungen 20 d und 20 α" sind mit den Kollektoranschlüssen der Transistoren 20a bzw. 20 b und über die entsprechenden Kollektor-Emitter-Schaltkreise mit dem geerdeten negativen Pol der Batterie 20 c verbunden. Die Anschlüsse 21 und 22 der Sekundärwicklungen 12 c bzw. 13 c des Transformators 12 sind mit den Eingängen, d. h. den Basisanschlüssen der Transistoren 20a und 20 & über die jeweiligen Widerstände 20/ verbunden. An die Ausgangswicklung 20 g des Transformators 20 e ist die eigentliche Last, symbolisch durch den Block mit dem Bezugszeichen 20 h dargestellt, angeschlossen.

Die äußeren Anschlüssella' und life' der Wicklung 11 a-llb des Transformators 9 sind ebenfalls mit einer gestrichelt umrahmten Steuerschaltung 50^4 verbunden. Diese Steuerschaltung 50 A steuert den EIN- bzw. AUS-Zustand eines Transistorschalters 44 in der im folgenden beschriebenen Weise: Die entsprechenden Koppelkondensatoren 23 und 24 sind über die Dioden 25 bzw. 26 an den Steüereingang des Schaltverstärkers 27 angeschlossen, der z. B. durch die Emitterschaltung des NPN-Transistors gebildet werden kann. Der Transistor 27 besitzt den Steuer- oder Basisanschluß 28, den Emitteranschluß 29 und den Ausgangs- oder Kollektoranschluß 30. Für die hier angenommene Leitfähigkeit des Transistors 27 sind die Dioden 25 und 26 derart gepolt, daß ihre Kathodenanschlüsse 25 a und 26 a mit dem Basisanschluß 28 und ihre Anoden 25 & und 26 b mit den äußeren Anschlüssen 11 d und 11 b' verbunden sind. Ebenfalls an die Anodenanschlüsse 25 b und 26 b, und zwar an den entsprechenden Verbindungspunkten 25' und 26', sind die geerdeten Widerstände 31 bzw. 32 angeschlossen. Der Kollektoranschluß 30 des Transistors 27 ist mit dem Verbindungspunkt 33 der Serienschaltung aus dem Widerstand 34 und dem geerdeten Kondensator 35 gekoppelt. Der Widerstand 34 ist an die Eingangsklemme 36 mit der einstellbaren Bezugsspannung Vl angeschlossen. Ein zweiter Schaltverstärker 37, ebenfalls als NPN-Emitterverstärker dargestellt, liegt mit seinem Steuereingang am Verbindungspunkt 33. Der Transistor 37 besitzt den geerdeten Emitteranschluß 39 und den an den Verbindungspunkt 41 angeschlossenen Kollektoranschluß 40. An dem Verbindungspunkt 41 liegt eine Vorspannung an, die über den Widerstand 42 von einer nicht dargestellten Vorspannungsquelle abgeleitet ist und am Anschluß

43 den Spannungswert V aufweist. Der Kollektoranschluß 40 ist ebenfalls über den Verbindungspunkt 41 mit dem Steuereingang eines Transistorschalters

44 verbunden, der beispielsweise wieder durch einen

NPN-Transistor in Emitterschaltung realisiert
den kann, wobei der Steuereingang gleich dem Basisanschluß 45 dieses Transistors ist. Der Transistor 44 besitzt einen geerdeten Emitteranschluß 46 und einen mit dem Verbindungspunkt 48 verbundenen Kollektoranschluß 47. Der Punkt 48 ist wiederum mit dem Eingangsanschluß 49 einer zweiten, gestrichelt eingerahmten Steuerschaltung 50 b verbunden. Die Steuerschaltung 50 b steuert den EIN- und AUS-Zustand eines Transistorschalters 53. Der Verbindungspunkt48 ist weiterhin mit dem Verbindungspunkt 51 der Dioden 14 und 16 verbunden. Der Ausgang der Schaltung 50 £> ist über den Anschluß 52 an den Steuereingang des Transistorschalters 53 an^ geschlossen. Der letztere ist beispielsweise als ein NPN-Transistor in Emitterschaltung dargestellt. Der Kollektoranschluß 56 ist an den Verbindungspunkt 57 der Dioden 15 und 17 angeschlossen. Für den hier angenommenen Leitungstyp der Transistoren 44 und 53 sind die Dioden 14 bis 17 so gepolt, daß ihre Kathoden mit den zugehörigen Verbindungspunkten 51 bzw. 57 gekoppelt sind.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sieht die Schaltung 50 B die Reihenschaltung eines Wider-Standes 59 und eines geerdeten Kondensators 60 vor, die parallel zu den Eingangsklemmen 49 und 58 liegt. Ebenfalls parallel zu den Eingangsklemmen 48 und 58 der Steuerschaltung 50 B liegt die Reihenschaltung der Diode 63, der Zenerdiode64 und des Widerstandes 65. Dabei ist der Verbindungspunkt 62 der Diode 63 und der Zenerdiode 64 mit dem Ver¹ bindungspunkt 61 verbunden. Der Verbindüngspurikt 66 zwischen der Zenerdiode 64 und dem Widerstand 65 führt auf den Basisanschluß 68 des nachgeschalteten Transistors 67. Dessen Kollektoranschluß 70 ist einmal über den Widerstand 71 mit der Eingangs¹ klemme 49 und zum anderen direkt mit der Ausgangsklemme 52 verbunden, während der Emitteranschluß des Transistors 67 wiederum an Masse liegt.

Die Zeitdiagramme A bis G in Fi g. 2 a stellen die jeweiligen EIN- bzw. AUS-Zustände der Transistoren 27, 37, 44, 53, 67, 20 a und 20 b dar. Dabei sind in den Diagrammen ^ bis G die EIN-Zustände zur besseren Übersicht schraffiert dargestellt. Die Zeitdiagramme H bis T bzw. AA bis MM in den Fig. 2a, 2b stellen die verschiedenen Spannuhgs- bzw. Stromverläufe an verschiedenen Punkten der Schaltung nach F i g. 1 dar und sind zur Übersichtlichkeit übertrieben dargestellt. Die Zeichen (v) bzw. (i) an der linken Seite der Zeitdiagramme sollen darauf hinweisen, daß es sich um Spannungs- bzw. Stromverläufe handelt.

Im folgenden soll unter Bezugnahme auf die Zeitdiagramme der Fi g. 2 a und 2 b die Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 1 beschrieben werden. Es soll angenommen werden, daß vor dem Zeitpunkt i0 die oben erwähnte, nicht dargestellte Vorspannungsquelle nicht an den Anschluß 43 und ebenfalls die nicht dargestellte oben erwähnte einstellbare Bezugsspannungsquelle nicht an den Anschluß 36 angeschlossen sei. Weiterhin soll angenommen werden, daß die oben erwähnte Reqhteck-EingangsspannungEl nicht an den Klemmen 3 und 4 des Transformators 1 anliege. Unter diesen Umständen befinden sich die Transistoren 27, 37, 44, 53, 67, 20 a und 20 b in ihrem jeweiligen AUS-Zustand, entsprechend den Zeitdiagrammen A bis G, während alle übrigen Zeit-

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diagramme H bis T und AA bis MM ihren jeweiligen daß der Basisanschluß 28 des Transistors 27 vom

Nuüpegel einnehmen. - Verbindungspunkt 25' abgetrennt ist.

Zum Zeitpunkt iO wird die Vorspannungsquelle Zum Zeitpunkt ί 3 wird der positive Spannungsanden Anschluß 43 angeschlossen und liefert ein pegel +V2 (Kurve/) über den Verbindungspunkt Vorspannpegel F, entsprechend Kurve H. Dieses hat 5 11 b' auf den Kopplungskondensator 24 gegeben, einen Stromfluß durch den Widerstand 42 sowie die der sich entsprechend der Kurve LL auf diesen Wert Basis-Emitter-Strecke des Transistors 44 zur Folge, aufzuladen beginnt. Unmittelbar vor diesem Zeitwodurch der Transistor 44 entsprechend der Kurve C punkti3 ist die Diode 26 nichtleitend, jedoch der eingeschaltet wird. Da aber weder die Spannung Vl einsetzende Anstieg des Ladungsstromes (Kurve MM), an Klemme 36 noch die Eingangsspannung El an- io der zum Zeitpunkt ί 3 durch den Kondensator 24 und liegt, bleiben die übrigen Transistoren in ihrem AUS- den Widerstand 32 schließt, hat zur Folge, daß am Zustand bzw. die übrigen Spannungsverläufe auf Verbindungspunkt 26 eine Spannung auftritt, durch ihrem Nullpegel. Folglich schließt kein Strom im die die Diode 26 über die Knickspannung hinaus in Emitter-Kollektor-Kreis 46-47 des Transistors 44. Durchlaßrichtung vorgespannt wird. Die Spannung : Zum Zeitpunkt ti wird ein Bezugsspannungspegel 15 am Verbindungspunkt 26' spannt ihrerseits die Basis Fl an den Anschluß36 angelegt, worauf der Kon- 28 des Transistors27 in Durchlaßrichtung vor, d.h. densator35 sich über den Widerstand 34 entspre- diese wird eingeschaltet (Kurvet). Der Kondenchend den Spannungs- und Stromverläufen FF und sator läßt sich nun weiter auf den Spannungswert GG auf den Wert Vl aufzuladen beginnt. Wenn je- +V2 auf, und zwar über die parallele Schaltung des doch zum Zeitpunkt f 2 der Spannungswert des Kon- a° Widerstandes 32 mit der Serienschaltung des Durchdensatprs 35 den Schwellwert Vbe-1 des Verstärkers laßwiderstandes der Diode 26 und der Basis-Emitter-37 erreicht, wird Transistor 37 eingeschaltet, wodurch Strecke des Transistors 27. Wenn zum Zeitpunkt ί 3 andererseits Transistor 44 abgeschaltet wird (Kurven Transistor 27 einschaltet, wird der Kondensator 35 F'Ff B und C). Auf diese Weise stellt sich infolge des sehr schnell entladen (Kurven FF und GG), und zwar Spannungsabfalls über dem Spannungsteilernetzwerkj 25 über die Kollektor-Emitter-Strecke 29-30 des einged.h. Widerstand 34 und Basis-Emitter-Strecke vom schalteten Transistors 27, wodurch der Transistor 37 Transistor 37, eine Ausgangsruhespannung mit dem zum Zeitpunkt ί 4 entsprechend der Kurve B einge-Wert Vbe-1 über dem Kondensator 35 ein. Dement- schaltet wird. Zu diesem Zeitpunkt ί 4 erreicht die sprechend geht der Strom durch den Kondensator Spannung über dem Kondensator 35 einen Ruhewert, 35 auf den Nullpegel zurück (Kurve GG). Da aber 30 der durch die Spannung am Verbindungspunkt 33 immer noch kein Eingangssignal G1 anliegt, bleiben gegeben ist und dessen Wert gleich der Sättigungsdie übrigen Transistoren im AUS-Zustand bzw. die Kollektorspannung Vce-1 des eingeschalteten Tranrestlichen Spannungen auf ihrem Ausgangs- bzw. sistors 27 ist (Kurve FF). Das Abschalten vom Tran-Nullpegel. Unter diesen Umständen fließt der von sistor 37 hat zur Folge, daß Transistor 44 zum Zeitder Vorspannungsquelle F gelieferte Strom im 35 punkt ί 4 in komplementärer Weise eingeschaltet wird wesentlichen durch den Widerstand 42 und den (Kurve C).

Emitter-Kollektor-Kreis des eingeschalteten Tran- Die positive Spannung +F2 (Kurve/) wird zum sistors 37. Die Schaltung nach Fig. 1 ist jetzt für Zeitpunkt 13 ebenfalls an den Verbindungspunkt 13a das Auftreten des Eingangssignals El vorbereitet. angelegt. Diese Spannung ist größer als die Knick-Es wird nun angenommen, daß zum Zeitpunkt i3 4° spannung der Dioden 16 und 17 und spannt diese in ein sich wiederholendes Rechteck-Eingangssignal E1 Durchlaßrichtung vor. Da jedoch vor diesem Zeitder Periodenzeit TA an die Klemmen 3 und 4 ange- punkt der Schalttransistor 53 ausgeschaltet ist, kann legt wird. Es wird weiterhin angenommen, daß z. B. kein Strom durch die Wicklung 13 b fließen (Kurven während dieser Zeit TA das Eingangssignal JSl an D₁ R). Infolgedessen wird die Spannung am äußeren den Verbindungspunkten 11 α' bzw. 11 &' Spannun- 45 Anschluß 13 b' wesentlich größer, nämlich auf dem gen negativer bzw. positiver Polarität verursacht, wie Wert + F 2 sein, wenn man gleiche Windungszahlen es aus den Kurven/ und / hervorgeht. Der negative für die Wicklungen 13 α und 13 b annimmt (Kurve Q). Spannungspegel.— F2 (Kurve/) tritt gleichzeitig am Wie später noch deutlich werden soll, brauchen die Verbindungspunkt 12^4 und den Anschlüssen 12a' Wicklungen 13α und 13ft und/oder 12a und 12b und 12 b' auf (Kurven K und M) und daher auch an 50 nicht symmetrisch zu sein, sondern können ohne den entsprechenden Anoden der Dioden 14 und 15. weiteres auch asymmetrisch sein. Weiterhin wird Entsprechend der Polung dieser Dioden 14 und 15 zum Zeitpunkt ί 3 bei ausgeschaltetem Transistor 44 werden sie durch den negativen Spannungspegel der Strompfad der. Wicklung 13 α über die Diode 16 -^ F 2 während dieser ersten Zeit TA in Sperrichtung mit der Eingangsklemme 49 der Steuerschaltung 50 vorgespannt. Durch die Dioden 14 und 15 werden 55 verbunden sein. Der Strompfad wird sich hier in zwei die Verbindungspunkte 51 und 57 von der Spannung Zweige aufteilen, ein Zweig enthält die Reihenschal-— F2 getrennt, und als Folge davon kann kein Strom tung des Widerstandes 71 und der Basis-Emitterdurch eine der beiden Windungen 12 a und 12 a" Strecke des Transistors 53. Der Transistor 67 sowie fließen (KurvenL, N). Infolgedessen erscheint auch die Dioden63 und 64 sind zu diesem Zeitpunkte kein Ausgangssignal an der Klemme 21, und es 60 gesperrt. Infolge der Induktivität der Wicklung 13 α schließt kein Strom in der Wicklung 12 c, während werden der Strom durch diese Wicklung (Kurve F) dieser ersten Zeit TA (Kurven S, T). Der negative und damit auch die obengenannten beiden Zweig-Spannungspegel — F2 (Kurve/) wird weiterhin über ströme nicht unmittelbar zum Zeitpunkt i3 einsetzen, den Verbindungspunkt11 a' auf den Kopplungs- Infolgedessen wird zu diesem Zeitpunkt die Spankondensator 23 gekoppelt, der sich über den Wider- 65 nung zwischen dem Verbindungspunkt 48 und dem stand 31 auf diesen Spannungswert aufzuladen be- Anschluß 13 d ungefähr Null sein (Kurven EE ginnt (Kurven JJ _r KK). Die Spannung — F 2 bewirkt und O) und infolgedessen ist die Spannung am Aneine Vorspannung der Diode 25 in Sperrichtung, so Schluß b' gleich dem obenerwähnten Wert -YV 2

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(Kurve Q). Mit dem Anstieg des Stromes durch die (Kurven P, D). Das Abschalten von Transistor 44 Wicklung 13 α (Kurve B) beginnt auch die Spannung und das Einschalten von Transistor 53 bewirken eine an den Punkten 48 und 13 a' entsprechend anzu- entsprechende Spannungszunahme am Anschluß 13 α' steigen, und an den obenerwähnten beiden Zweigen bzw. eine entsprechende Spannungsabnahme am fällt der wesentliche Teil der durch die Spannung 5 Anschluß 13 b' (Kurven O, Q). Als Folge davon wird -f V 2 hervorgerufenen Spannung ab. Während der die Spannung am Anschluß 22 umgepolt (Kurve AA), ZeiU3-i4 beginnen die obenerwähnten Zweigströme und die Vorspannung an der Basis des Transistors den Kondensator 60 zu laden bzw. durch die Reihen- 20 b sinkt unter den Einschaltschwellenwert ab. Inschaltung des Widerstandes 71 und der Basis-Emitter- folge des Ladungsspeichereffektes des Transistors Strecke des Transistors 53 zu fließen (Kurven HH, II). io 20 b bleibt dieser jedoch im EIN-Zustand bis zum Die Amplituden dieser Zweigströme sind jedoch zu Zeitpunkt 17 (Kurve G), und der zugehörige Strom gering, um die Zenerdiode 64 und den Transistor 53 (Kurve BB) fließt mit umgekehrtem Vorzeichen während dieser Zeit einzuschalten. Darüber hinaus durch die Reihenschaltung der Wicklung 13 c, den verursacht die kleine Stromänderung in der Wicklung Widerstand 20/ und die Basis-Emitter-Strecke des 13a während der Zeit t3-t4 lediglich eine vernach- 15 Transistors 20b. Folglich fließt ein entsprechender lässigbare Stromänderung in der Wicklung 13 c Rückstrom (Kurve R) während der Zeit t6-t 7 durch (Kurven P, BB), und infolgedessen bleibt die Span- die Wicklung 13 b und den Emitter-Kollektor-Kreis nung am Anschluß 22 in der Nähe des Nullpegels, des eingeschalteten Transistors 53. Der Strom durch und der Transistor 20 d bleibt ausgeschaltet (Kurven die Last 20 h fließt während dieser Zeit natürlich in AA, G). 20 derselben Richtung wie während der Zeit t4 bis t6.

Wenn zum Zeitpunkt 14 der Transistor 44, wie Zum Zeitpunkt* 7 nimmt der Transistor 20 &

oben erläutert, eingeschaltet wird, wird der Strom nachdem seine Ladungsspeicherzeit vorüber ist, enddurch die Wicklung 13 α infolge des relativ geringen gültig seinen AUS-Zustand an und trennt die Last Widerstandes der Kollektor-Emitter-Strecke des 20 h von der Ausgangswicklung 20 g. Der Rückstrom Transistors 44 zunehmen (Kurve P) und die Ein- 25 durch die Wicklung 13 b geht dann auf einen Restgangsklemme 49 kurzschließen. Durch diese Strom- wert/1 zurück, der im wesentlichen durch den zunähme wird, transformatorisch bedingt, die Span- Wicklungswiderstand der Wicklung 13 a, den Durchnung an den Anschlüssen 13 a' und 48 entsprechend laßwiderstand der Diode 17, den Widerstand der abnehmen (Kurven O, EE) und die Spannung am Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 53 bzw. Anschluß 13 b' entsprechend zunehmen. Darüber 30 durch die Spannung am Anschluß 11 b' (Kurven R, J) hinaus wird diese Stromzunahme in der Wicklung bestimmt ist.

13a eine, wesentliche Stromänderung in der Sekun- Während der Zeiti6-i8 liefert die Wicklung 13α

därwicklung 13 c zur Folge haben (Kurve BB). Der einen Strom durch die Reihenschaltung des WiderStrom durch die Sekundärwicklung 13 c fließt durch Standes 59 und des Kondensators 60, wodurch dieser die. Basis-Emitter-Strecke des Transistors 20 b und 35 aufgeladen wird (auf Kurve HH). Wenn diese Konreicht aus, Transistor 20 & einzuschalten (Kurve P). densatorspannung die Zenerspannung der Zener-Bei eingeschaltetem Transistor 20 b wird die Wick- diode 64 erreicht, wird ein weiterer Strompfad gelung 20 o" des Transformators 2Oe über die Batterie bildet, und zwar durch die Reihenschaltung des 20 c eingeschaltet, und die Ausgangswicklung 20 g Durchlaßwiderstandes der Diode 64 und des Widerliefert einen Strom an die angeschlossene Last 2OA. 40 Standes 65, wodurch eine Vorspannung am Basis-Gleichzeitig mit dem Einschalten des Transistors 44 anschluß 68 des Transistors 67 angelegt wird, die den zum Zeitpunkt 14 wird der Kondensator 60 im letzteren einschaltet (Kurve D). Durch das Einwesentlichen auf einen Ruhespannungswert Fce-2 schalten des Transistors 67 wird wieder in komaufgeladen, der gleich der Kollektorspannung des plementärer Weise Transistor 53 ausgeschaltet eingeschalteten Transistors 44 im Sättigungsfall ist 45 (Kurve D), und der Strom durch den Widerstand 71 (Kurve HH). Unter diesen Umständen geht der Strom fließt nun nicht mehr durch die Klemme 52, sondern durch den Kondensator 60 auf den Nullwert zurück durch den kleineren Widerstand der Kollektor-(Kurve //). Emitter-Strecke des eingeschalteten Transistors 67.

Zum Zeitpunkt t 5 wird der Kondensator 24 auf Folglich gehen sowohl der Strom durch die Wickden Spannungswert +V2 aufgeladen, und der ent- 50 lung 13& als auch die Spannung am Anschluß sprechende Strom hört auf (KurvenLL, MM), wo- zum Zeitpunkt?8 auf ihre entsprechenden Nullpegel durch die Spannung an der Basis des Transistors 27 zurück (Kurven R, AA), und der Spannungswert am unter den Schwellenwert fällt und infolgedessen der Anschluß 13b' kehrt auf den positiven Wert +V2 Transistor27 ausgeschaltet wird (Kurvet). Wie in zurück. Infolge des gesperrten Transistors67 hört der Kurve FF dargestellt ist, beginnt der Konden- 55 der Ladevorgang des Kondensators 60 auf, und die sator35 sich wieder auf den Wert Fl aufzuladen, Ladung kehrt auf den Nullwert zurück (Kurve 77). und zwar von seinem früheren Spannungswert Fce-1 Die Spannung am Wicklungsanschluß 13 a' kehrt

aus. Die Spannung am Kondensator 35 erreicht den ebenfalls zum Zeitpunkt 18 auf den Wert des Zei-Wert Fce-1 zum Zeitpunkt t6 und schaltet den Tran- chens F2 zurück, verbunden damit ist eine entspresistor37 ein (Kurve B), wodurch in komplementärer 60 chende Stromabnahme in der Wicklung 13 α (Kur-Weise Transistor 34 ausgeschaltet wird (Kurve C). ven UP). Die Schaltung bleibt in diesem Zustand Der Strom (Kurve P) durch die Wicklung 13 α nimmt bis zum Beginn der nächsten Periodenzeit TA des infolge des Abschaltens von Transistor 44 zum Zeit- Eingangssignals El zum Zeitpunkt 19. Zu diesem punkti6 ab und teilt sich wieder proportional in Zeitpunkt kehren sich die Spannungen an den Andie beiden obenerwähnten Zweigströme auf. Der 65 Schlüssen 11a' und 11 b' um (Kurven/, J). Die Zweigstrom durch die Reihenschaltung des Wider- negative Spannung — F2 (Kurve/) erscheint an den Standes 71 und der Basis-Emitter-Strecke des Tran- Anoden der Dioden 16 und 17 und spannt diese in sistors 53 reicht aus, den Transistor 53 einzuschalten Sperrichtung vor. Auf diese Weise ist die negative

ίο

Spannung — Vl von den Punkten 51 und 57 abgetrennt, und es kann kein Strom durch die Wicklung 13 a und 13 b fließen. Infolgedessen erscheint auch am Anschluß 22 kein Ausgangssignal, es fließt kein Strom in der Wicklung 13 c (Kurven AA, DD). Der negative Spannungspegel erscheint am Anschluß 11 b', worauf der Kondensator 24 sich auf diesen Spannungswert aufzuladen beginnt (Kurven LL, MM). Infolge der Polüng der Dioden 26 ist jedoch

über die entsprechenden Dioden 15 und 17 mit den Transistoren 44 bzw. 53 verbunden sind. Der Transistor 44 wird durch die Steuerschaltung 50^4' und der Transistor 53 durch die Steuerschaltung SOBB 5 gesteuert. Die Steuerschaltung 50 BB kann beispielsweise wie die Schaltung5OB in Fig. 1 oder 50B' in Fig. 3 aussehen. Die Steuerschaltungen 50^4' und SOBB enthalten Zeitglieder, um die Transistoren 44 und 53 in komplementärer Weise zu betreiben.

der Basisanschluß 28 des Transistors 27 nicht mit io In einer ersten Arbeitsweise steht der Schalter 100 dem Kondensator 24 verbunden. mit dem oberen Kontakt 100 a in Verbindung, und

Wie aus den Zeitdiagrammen der Fig. 2a, 2b hervorgeht, ist die Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 1 während der zweiten Zeitperiode TA, näm-

schaltung parallel zu den Anschlüssen 49 und 58 liegt. Die Basis 54 des Transistors 53 ist über den Anschluß 52 mit dem Verbindüngspunkt der Widerstände 65' und 71' verbunden.

Wenn der Transistor 44 ausgeschaltet wird, wird die Zenerdiode 64' durch die Spannung am Verbindungspunkt 58 in Durchschlagsrichtung vorgespannt. Zu diesem Zeitpunkt beginnt der Kondensator 60'

das Signal El ist ein wiederholt auftretender Impuls, z. B. positiver Polarität, wenn die Transistoren 44 und 53 vom NPN-Typ sind. Dieses Eingangssignal

lieh zwischen den Zeitpunkten £9 bis ί 15, im wesent- 15 El wird an die Eingangsklemmen UA' und 13 A' liehen ähnlich zur Arbeitsweise dieser Schaltung angelegt und erregt die Wicklungen 13 α und 13 b während der ersten Zeitperiode TA während der in ähnlicher Weise wie in der oben beschriebenen Zeitpunkte ί 3 bis ί 9. Eine Ausnahme besteht ledig- symmetrischen Schaltung nach den Fig.l und 3. Hch darin, daß nun der obere, den Ausgangstransistor Daneben wirkt dieses Eingangssignal £ 1 auch auf 20α treibende Transformator 12 zur Geltung kommt. 20 die Steuerschaltung 50^4' in Fig. 4 ein. Wenn da-Weiterhin wird der Transistor 67 während der zwei- gegen der Schalter 100 mit dem unteren Kontakt ten und allen darauffolgenden Zeitperioden anfangs 100 b in Verbindung steht, liefert ein Signalgenerator in seinem EIN-Zustand gehalten, und hält so den 101 periodische Signale an die Steuerschaltung 50 A' Transistor 53 im AUS-Zustand während der ersten und bildet so eine unabhängige Treibereinrichtung Zeitpunkte t9-t 10,' tlS-t 16 usw. Der Transistor 67 25 für diese. In diesem letzteren Fall ist das Signal El ist jeweils ausgeschaltet, wenn der Transistor 44 ein Gleichstromsignal.

nachfolgend eingeschaltet wird (KurvenC, D, E). Wie aus den Fig. 5A und 5B deutlich werden

In F i g. 3 ist eine etwas andere Steuerschaltung soll, waren die bisher bekannten Treiberschaltungen 50B' zur Steuerung des Transistors 53 dargestellt. nicht in der Lage, ein Treibersignal mit genau steuer-Sie besteht aus dem Kondensator 60', der Zenerdiode 30 barer AUS-Schaltzeit zu liefern. Beispielsweise würde 64' und den Widerständen 71' und 65', deren Reihen- eine typisch bekannte Treiberschaltung drei verschiedene AUS-Schaltzeiten TR-I, TR-2 und TR-3 für drei verschiedene Impedanzwerte Zl, Zl und Z3 entsprechend der jeweiligen Last I, II und III auf-35 weisen, die an ihrem Ausgang angeschlossen wäre. Diese drei typischen Ausgangskurven in Abhängigkeit von der Last sind in F i g. 5 A gezeichnet. Selbst wenn die Belastung am Ausgang einer solchen üblichen Treiberschaltung momentan konstant gehalten

sieh aufzuladen, und der zugehörige Strom durch die 40 werden würde, würde diese AUS-Schaltzeit nicht Wicklung 12 a oder 13 a nimmt zu und schließt durch genau gesteuert werden können, und zwar weil sich den Kondensator und durch die Reihenschaltung der die Eigenschaften der Treiberschaltung an sich Zenerdiode 64', des Widerstandes 71' und des Wider- ändern. Zum Beispiel würde in solchen Fällen die Standes 65'. Die Amplitude des Stromanstiegs schaltet Treiberschaltung durch die vorhergegangene Betriebsden Transistor 53 in seinen EIN-Zustand. Im Ver- 45 art des Transformatorkerns hinsichtlich ihrer AUS-laufe der Aufladung des Kondensators 60' nimmt Schaltzeit unvoraussehbar im Sinne einer Änderung jedoch der Strom wieder ab und schaltet beim Ab- ihrer Eigenschaften beeinflußt werden. Wie in Fig. 5 B sinken unter den Einschaltschwellenwert des Tran- gezeigt ist, ist diese AUS-Schaltzeit TR' des Aussistors 53 diesen wieder aus. Wenn dann Transistor gangssignals der Treiberschaltung gemäß der vor-44 eingeschaltet wird, entlädt sich der Kondensator 50 liegenden Erfindung eine Konstante Kl, unabhängig 60' über die Kollektor-Emitter-Strecke des Tran- von den verschiedenen Lastwerten Zl, Z 2 und Z 3. sistors 44.

In den bisher beschriebenen Schaltungen der
Fig. 1 und 3 wurden die Transistoren20a und 20&
im Gegentakt betrieben. Unter diesen Umständen 55
wird man normalerweise den Widerstand 20 i nicht
zwischen die jeweiligen Basisanschlüsse einschalten.
Allerdings kann man den Widerstandswert 20 ί auch
relativ hoch wählen, so daß lediglich ein vernachlässigbarer Strom durch ihn fließt. Die Transistoren 60 gegebenen Belastung nötig, eine ausreichende EIN-20 a und 20 b können aber auch während jeder Zeit- Schaltzeit vorzusehen, so daß die Amplitude der periode TA parallel betrieben werden. In diesem Fall nachfolgenden AUS-Schaltspannung genügend groß würde man den Widerstand 20 ζ auf einen recht war, um den Schalttransistor zu steuern. Die in kleinen Wert einstellen. Fig. 6A gezeigte EIN-Schaltzeit TFa des Treiber-

Fig. 4 zeigt eine nicht symmetrische bzw. erdfreie 65 schaltungssignals einer typischen bekannten Schal-Treiberausgangsschaltung entsprechend der vor- tung ist z. B. nicht ausreichend, um in der daraufliegenden Erfindung. Sie enthält den Transformator folgenden Zeit TRA den Transistorschalter auszu-13 mit den Eingangswicklungen 13α und 13b, die schalten. Bei dem zweiten in der Fig. 6A gezeigten

Auch wirken sich bei dieser Schaltung die mit der eigentlichen Treiberschaltung verbundenen inneren Änderungen nicht aus.

Darüber hinaus ist diese mit dem Treiber-AUS-Schaltsignal verbundene AUS-Schaltzeit auch noch von der EIN-Schaltzeit der entsprechenden Treiberschaltung abhängig. Wie in Fi g. 6 A dargestellt, war es z. B. für eine bekannte Treiberschaltung bei einer

Impuls ist die Dauer der EIN-Schaltspannung TFb jedoch genügend lang, um während der AUS-Schaltzeit TRb ein AUS-Schaltsignal genügend großer Amplitude zu liefern. Bei einer zweckmäßig dimensionierten Schaltungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Amplitude des AUS-Schaltsignals in jedem Fall groß genug, um den entsprechenden Transistor auszuschalten, unabhängig von der Dauer der EIN-Schaltspannung (Fig. 6B).

Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der Fig. 1, 3 und 4 war die Spannungszeitfläche des AUS-Schaltsignals im wesentlichen gleich der des EIN-Schaltsignals, wie es bei einem Transformator zu erwarten ist. Die vorliegende Erfindung sieht jedoch ebenfalls vor, daß die Spannungszeitfläche des AUS-Schaltsignals wesentlich kleiner gemacht werden kann als die Spannungszeitfläche des EIN-Schaltsignals und daß während der Zeit zwischen dem AUS-Schaltsignal und dem Auftreten des nächsten EIN-Schaltsignals eine Gegenvorspannung am Steuereingang des zu steuernden Transistors aufrechterhalten wird. Ein Ausführungsbeispiel mit diesen Eigenschaften ist in der F i g. 7 dargestellt und soll im folgenden beschrieben werden.

Die Steuerschaltung des Ausführungsbeispiels in Fig. 7 umfaßt die beiden Schaltungen 500Bl und 500 B 2. Die Schaltung 500 Bl steuert den EIN-AUS-Zustand des Transistors 53' in einer den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ähnlichen Form. Die Schaltung 500 B 2 liefert zusätzlich eine Gegenvorspannung für den Schalttransistor und dessen Last 20", was aus dem Zeitdiagramm der Ausgangsspannung E2 deutlich wird. Im einzelnen wird in Fig. 7 der Transistor 44 von der Steuerschaltung 500 A gesteuert, die ihrerseits ihre Signale von dem Generator 100' bezieht. Als Folge davon liefert die Steuerschaltung 500 A Eingangsimpulse auf die Basis des Transistors 44' über den Widerstand 102. An den Kollektor des Transistors 44' sind die obenerwähnten beiden Schaltungen 500 Bl und 500 B 2 angeschlossen. Ein von der ersten Steuerschaltung 500/4 gelieferter Eingangsimpuls an die Basis des Transistors 44' schaltet diesen ein, wodurch beim Anliegen einer Spannung an den Anschlüssen 13Λ' und 11A' ein Strom durch die Wicklung 13/4' fließt. Unter diesen Umständen werden die Transistoren 53', 103 und 104 ausgeschaltet. Folglich fließt kein Strom durch die Wicklungen 13 B' oder 13 D'. Während der Eingangsimpuls anliegt, erscheint ein AUS-Schaltsignal in der Wicklung 13 c', wodurch der die Last 20" schaltende, nicht dargestellte Transistor im EIN-Zustand gehalten wird. Endet jedoch der Eingangsimpuls von der Schaltung 500 A, schaltet Transistor 44' aus, worauf Transistor 53' einschaltet. Gleichzeitig beginnt der Kondensator 60', sich auf die AUS-Schaltspannung am Kollektor vom Transistor 44' aufzuladen. Schließlich erreicht die Spannung über dem Kondensator 60' den Einschaltschwellwert des Transistors 103, wodurch Transistor 53' ausgeschaltet wird. Das Ausschalten von Transistor 53' wiederum schaltet den Transistor 104 in den EIN-Zustand und verursacht einen Stromfluß durch die Rückkopplungswicklung 13 d' des Transformators 13'. Die Wickeldaten des Transformators 13' und die zeitbestimmenden Glieder der Schaltung 500 Bl sind zweckmäßig so ausgesucht, daß die Spannungszeitfläche während der AUS-Schaltzeit TR' wesentlich kleiner ist als die Spannungszeitfläche während der EIN-Schaltzeit TF' und daß zusätzlich sowohl die Amplitude als auch die Dauer groß genug sind, um den die Last 20" schaltenden nicht dargestellten Schalttransistor gesperrt zu halten.

Trennt man die Schaltung 500B 2 ab, so arbeitet die restliche Schaltung der F i g. 7 in einer ähnlichen Weise wie die Schaltung nach F i g. 4, wenn der Schalter 100 dort mit dem unteren Kontakt 100 b verbunden ist. In diesem letzteren Fall ist die Spannungszeitfläche des AUS-Schaltsignals der Treiberschaltung im wesentlichen gleich der des EIN-Schaltsignals. Schließlich sind alle diese Schaltungen gemäß der Erfindung nicht an periodisch sich wiederholende Treibersignale gebunden, sondern es können ohne weiteres auch unperiodisch auftretende Signale verwendet werden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Transistorschaltstufe mit mindestens einem eine erste und eine damit in Reihe geschaltete zweite Primärwicklung aufweisenden Transformator, dessen Sekundärwicklung mit dem Steuereingang des eigentlichen Last-Schalttransistors verbunden ist und dessen nicht miteinander verbundenen Primärwicklungsanschlüsse je über einen weiteren ersten bzw. zweiten Schalttransistor an einen Pol einer Spannungsquelle angeschlossen sind, deren anderer Pol mit dem Verbindungspunkt der Primärwicklungen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangssignale der Transistorschaltstufe der Reihenschaltung zweier Steuerschaltungen (50A', 50BB in Fig. 4) zugeführt werden, daß der Ausgang der ersten (50/4') bzw. zweiten (50 BB) Steuerschaltung mit dem Steuereingang des ersten (44) bzw. zweiten (53) Schalttransistors verbunden ist, daß die beiden Schalttransistoren (44, 53) in komplementärer Weise betrieben werden und daß der Stromfluß durch die erste Primärwicklung (13 a) den EIN-Schaltzustand bzw. der Stromfluß durch die zweite Primärwicklung (13 b) den AUS-Schaltzustand des eigentlichen Last-Schalttransistors (20 b) bestimmt.

2. Transistorschaltstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangssignale der Transistorschaltstufe von der an den Verbindungspunkt (13^4') der Primärwicklungen (13 a, 13 b) angeschlossenen Spannungsquelle (£1) geliefert werden.

3. Transistorschaltstufe nach Anspruch 1, oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Steuerschaltungen (z.B. 5OA, 5OB in Fig. 1) unabhängig voneinander auf die Dauer der EIN- bzw. AUS-Schaltzeiten einstellbare Zeitglieder enthalten.

4. Transistorschaltstufe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine zusätzliche, mit dem Eingang der zweiten Steuerschaltung (500 Bl) verbundene Transformatorwicklung (13d' in Fig. 7), durch deren Spannung der zweite Schalttransistor (53') bis zum Auftritt des nächsten EIN-Schaltsignals gesperrt gehalten wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen