DE2019779B2 - Steuerschaltungsanordnung für einen Transistor-Gegentakt-Wechselrichter - Google Patents
Steuerschaltungsanordnung für einen Transistor-Gegentakt-WechselrichterInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich au( eine Steuerschaltungsanordnung
für die Schalttransistoren in einem fremdgesteuerten Gegentakt-Wcchselrichter, bei dem
die beiden Enden der Primärwicklung eines Leistungstransformators über jeweils die Emitter-Kollektor-Strecke
eines Schalttransistors mit dem einen Pol einer Betriebsgleichspannungsquelle verbunden
sind, deren anderer Pol mit der Mittelanzapfung der Primärwicklung verbunden ist, unter Verwendung
eines Taktgenerators.
Ein derartiger Wechselrichter ist allgemein bekannt.
ίο Bei der Ansteuerung der Schalttransistoren von
Wechselrichtern muß sichergestellt sein, daß insbesondere das Ausschalten sehr schnell erfolgt, damit
die Schaltverluste möglichst klein bleiben und eine thermische Zerstörung vermieden wird.
Um auf eine aufwendige Siebung für die Ausgangsspannung von Umrichtern verzichten zu können,
ist es andererseits erforderlich, die Leistungstransistoren des Wechselrichters möglichst symmetrisch
anzusteuern und dadurch zu verhindern, daß der Kern des Leistungstransformators in die magnetische
Sättigung gesteuert wird. Da außerdem bei Transistoren grundsätzlich das Abschalten infolge ihrer
Speicherwirkung langsamer erfolgt als das Einschalten, tritt bei jedem Umschaltvorgang ein Kurz-Schluß
im primären Lastkreis auf, der entsprechend dem verbleibenden Kurzschlußwideritand einen
Stromanstifcg in den Kollektor-Emitter-Strecken der Schalttransistoren und in den Wicklungshälften des
Leistungstransformators über den normalen Laststrom hinaus zur Folge hat. Der Abschaltvorgang
fällt somit in nachteiliger Weise in die Zeit des wesentlich erhöhten Stromflusses. Erfolgt die Abschaltung
sehr schnell, so wird die Zeitspanne, in der dieser Kurzschluß gegeben ist, verkürzt, so daß auch der
während dieser Zeit ansteigende Strom geringere Werte erreicht.
Andererseits verursacht das schnelle Abschalten eine abrupte Änderung der Ströme im Leisrungstransformator.
da der in beiden Wicklungshälften des Leistungstransformators fließende Kurzschlußstrom
beendet wird und in einer Wicklungshälfte nur noch der normale Laststrom fließt. Das Streufeld des Leistungstransformators
induziert dadurch Spannungsspitzen, die an der Kollektor-Emitter-Strecke des abschaltenden
Transistors anstehen und diesen gefährden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerschaltungsanordnung für in einem fremdgesteuerten
Gegentakt-Wechselrichter arbeilende Schalttransistoren anzugeben, mittels der die genannten
Nachteile auch bei hohen Schaltfrequenzen vermieden werden. Dies wird mit einer Steuerschaltungsanordnung
der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zur Unterdrükkung
der vom Taktgenerator erzeugten Einschaltimpulse im Sleuerkreis jedes Schalttransistors eine
Diode vorgesehen ist. deren Durchlaßrichtung der Durchlaßrichtung der Basis-Emilter-Diode des zugehörigen
Schalttransistors entecgengerichtet ist. und
So daß jeweils Cx χ Kollekl·... des einen Schalitransistors
über einen Widerstund mit der Basis des anderen Schalüransistors verbunden ist.
Mit dieser Schaltungsanordnung kann beim Umsteuern de: Schalttransistoren im Primärstromkreis
kein Kurzschluß inch, auftreten, weshalb sowohl die Abschaltverluste als auch die Mischaltspannungsspitzen
klein bleiben.
Die Funktion der Schalluimsanordnumi kann cc-
mäß einer Weiterbildung der Erfindung noch da-
durch verbessert werden, daß zu dem Widerstand
zwischen Kollektor und Basis eine Zenerdiode in
Reihe geschaltet wird, über die das Einschaltsignal |
erst nach Anstieg der Kollektorspannung auf den 5 so.daß
durch die Zenerspannung vorgegebenen Wert weiter- «spannung des Takt^JJ? £f ^ dabei
erfolgt, während der bis ^ «to«, ^ ^ ^^
wenn die Kollektor-Emitter-Spannung
der Erfindung können die Verluste in den W-derslan- aen «ι verhindert ein vorzeitiges Ein-
den verringert werden wenn die Schalttransistoren i· kann·· "^ Steuerspannung. Dieser Vorgang
über eine Verbundschaltung hochohmig angesteuert sch™°Ur" "J £ Ul der Steuer
werden. Der hiermit zwangläufig verbundene Anstieg der Sättigungsspannung der Schalttransistoren kann
mit Hilfe von in den Basiskreis eingeschleifter Hilfsspannungen, die über Zusatzwicklungen am Lei-
>s stungstransformator abgenommen werden, wieder gesenkt werden. .
An Hand mehrerer Ausführungsbeispiele, die in
den Fig. 1 bis 4 im Prinzip dargestellt sind, sei die
Erfindung näher erläutert
Alle vier Ausführungsbeispiele gehen von der gleichen
Grundschaltung für fremdgesteuerte Gegentakt-Wechselrichter
aus. Dementsprechend sind die gleichbleibenden
Teile der Grundschaltung in allen Beispielen mit gleichen Bezugszeichen versehen. Im Ge- *5
sientakt arbeitenden Schalttransistoren Ts 1 und Ts 2,
ein Leistungstransformator Tr und eine Betriebs-
Spannungsquelle U1, die zwischen der Mittelanzap- die unveränderten Teile der Steue
tung der Primärwicklung des Transformators Tr und «r«n den die „leichen Bezugszeichen
dem Verbindungspunkt der Emitter der beiden 3<>
™^™™g beibehaIten. Die vorteilhaften Eigen-Schalttransistoren
angeordnet ist, bilden die gleich- ^ ' %. beschriebenen Schaltungsanordnung
bleibende endschaltung. Die Steuerspannung wird ^'" i d EI
zwischen der Basis der beiden Schaluransistoren Ts
bzw. Ts 2 und dem gemeinsamen Emitteranschluß zugeführt. Die Steuerung der beschriebenen Grundschaltung
erfolgt mit einer rechteckformigen Steuerspannung aus dem Taktgeber T. Mu den positiven
bzw. negativen Impulsen der Steuerspannung können
die Schalttransistoren in bekannter Weise abwech-
selnd in den leitenden bzw. sperrenden Zustand ge- «>
der >\
steuert werden. ■ χ , u, t h
Abweichend von dieser Wirkungsweise besteht der
Grundgedanke der neuen Steuerschaltung dann, die D nlaßverlustCn der
Umschaltung des jeweils gesperrten Schalltransistors zu e"-1 sättieur»«Pannung hierbei um die Ba-
in den leitenden Zustand nicht beim Auftreten des 45 icn._ a ο -nc ;ks Verbundtransistors höher
entsprechenden Steuerimpulses, sondern erst dann '" h Eifüh Hilfg
vorzunehmen, wenn der Schalttransistor im anderen
Schaltungszweig an seiner Kollektor-Emitter-Strecke Spannung aufnimmt, also bereits sperrt. Dies wird gemäß
I- . g. 1 dadurch erreicht, daß von der gegenüber 50 d
dem Minuspol der Betriebsspannung. U 1 symmetnsehen
Steuerspannung des Taktgebers T mit kleinem
InnenwidcrMand jeweils nur da-. Abschahs.gnal ausgenutzt
xvird, während das Eir.schalts.gnal durch in
die Bas, zuleitung eingcschleifte Dioden Dl. D 2 gesperrt
ist. Wird angenommen, daß z. B der Transis
or Ts \ den Laststrom zum Minuspol der Betncbsspannunwquclle
Ui führt, so wird der entsprechcndc
Steuerimpuls, der diesen Transistor leitend «euern würde, durch die Diode D 1 gesperrt und lie- β»
fert somit keinen Basisstrom, während d.e Stcuerspani
T 2 WJorstand R 3 der
^ Steuerspannung. D g
,°Ur_;" "Jn b(£m Umpolen der Steuerwie^™°;1
Wechselweise für die Schalttransistoren
spannung wechselweise
f,>Funktion dieser Schaltungsanordnung kann
JJ« ™ wenn in Serie zu den W.derstän-
\"°Jj j und R 2 je eine Zenerdiode Z 1 bzw. Z 2 geerhaltet
wird Es wird dadurch erreicht, daß der *cna^\ der eineeschaket werden soll, erst dann
^ ™s ^ wird ^n die Kollektor-Emitter-SpannUna
des anderen Transistors bereits auf einen Wert nunaes ^ .^ ^ ^ Zenerspannung.
an esueg ' ^uß jedocn unter der niedrigsteu
uie Aen μ Emi,angsSpannung t/1 liegen, aamit
^Χ^η d"S r spaltung gewährleistet ist.
das Ar. cnu „ ^ verbesserte Steuerschaltungsan-„V
„ " hei der die in den Widerständen R 1 und
°™ ,..S' läufi„ auftretenden Verluste verringert
R* ™™g die unveränderten Teile der Steuerschal«r«
den die „leichen Bezugszeichen
g beibehaIten. Die vorteilhaften Eigenbeschriebenen
Schaltungsanordnung ^^^^η^! erhalten, da hier das EIn-Wemen
u |dialuransistOren ebenfalls durch die
schaU η der J »' veranlaßt wird. D.e
nterscheidet sich von ^A^führuncsbeispiels durch die Very^
Schalufansistoren vorgeschalteten
^iir+ransistoren Ts 3 und TsA. Die Steuerung
N-erDu Jkian; r 3 JsA erfordert einen
\%£^atx über die entsprechend
hochohmi«· gewählten Widerstände R1, R 2 verluslh"7°7„"'führt
wird Diese Maßnahme führt zwar arm - b D nlaßverlustCn der Schalttransistozu
e"-1 ig hierbei um die Ba-
fert somit keinen Basisstrom, während p
nung für den Transistor T< 2 am WjJorstand R 3 der
,einer Basis-Emitter-Strecke parallel geschaltet .s.
einen Spannungsabi all verursacht, der a,s Spcrrpotential für den Transistor Ts 2 wirkt.
Der Transistor Ts 1 erhält seinen Basis*™ über
cen \V;,]crslard R 1 aus er Kollektor-F^uter-Spanung
des gesperrten Transistors Ts2 und ,st deshalb nc ;ks Verbundtr
nUrch Einführen einer kleinen Hilfsspannung
n · , itunBCI1 der Schaluransistoren lsi
» könncn die Verluste jedoch gesenkt wer-
'_ Hilfssnannune wird in einfacher Weise an
^J ·? K^^^^ ^ LdslungslransfOrma-
μ ihcenommen ^ Diese Schaltungscrweiterung
ist in t- ^ -■ aUun;sanordnung nach F i t. 3 ver"£
=£· Verbundtransistoren und Hilfsw.cklun-C"d^e K^uerencrgie für
die Schalttransistoren wird fc^i '^e7e Hilfsspa^nUngSquclle Vh mit niedrigem
h'"o^crt H c"S tn P ommen. die über Transislorstufen
Λbsolut«^ cn^ Λ6 an die Schalttransistoren ge-
'j^**^ Die Transistoren Ts5 und Ts6 werden
ehalt M^" widcrständc Rl und R 2 von
über die hocno ρ ^ SchaUtfansi,toren Ts
der Korn. ^steuert
b/«· ΓsJusfuhnine5beispicl nach F i g. 4 zeigt eine
Maßnahme. wie die Verluste in den Wider-7wischen
Kollektor und Basis unter Verwen-
^ncr RückkopplunCsschaUung verringert werdung
e,nu Ku P ^^ .^ ^n M,tkopp.
dm können.
lungs-Stioniwandler W1 und W 2 mit seiner Primärwicklung
in den Kollektorstromkreis und seine Sekundärwicklung in den Basis-Emitterkreis der
Schalttransistoren TsI. Ts2 eingeschaltet. Die Wandler Wl, W 2 sind so bemessen, daß sie, nachdem
der Kollektorstrom zu fließen begonnen hat, an den Augenblickswert des Koüektorstromes angepaßt
übei die Sekundärwicklung des Wandlers immer den gerade notwendigen Basisstrom liefern, ohne den
Transistor zu stark zu übersteuern. Die Widerstände R 2 bzw. R 1, über die bei fehlendem Milküpplun^»-
wandler W1 bzw. W 2 der gesamte Steuerstrom für
die Schalttransistoren fließen würde, führen nur einen kleinen Steuerstrom und weisen deshalb nur
geringe Verluste auf.
Die Anwendung der erfindungsgemäßen Steueischaltungsanordnung
ist nicht auf Gegentaktwechselrichicr beschränkt. Sie i»t grundsätzlich auch bei
Wechselrichtern in Halbbriickensi.haliung mit den gleichen Vorteilen anwendbar. Hierbei müssen jedoch
die beiden Kollektor-Basis-Verbindungskreise bemessen werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Steuerschaltungsanordnung für die Schaltiransistoren
in einem fremdgesteuerten Gegentakt-Wechselrichter, bei dem die beiden Enden der Primärwicklung eines Leistungstransformators
über jeweils die Emitter-Kollektor-Strecke eines Schalttransistors mit dem einen Pol einer
Betriebsgleichspannungsquelle verbunden sind, deren anderer Pol mit der Mittelanzapfung der
Primärwicklung verbunden ist, unter Verwendung eines Taktgenerators, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Unterdrückung der vom Taktgenerator (T) erzeugten Einschaltimpulse im Steuerkreis jedes Schalttransistors (TSl;
Ts 2) eine Diode (Dl; D 2) vorgesehen ist, deren Durchlaßrichtung der Durchlaßrichtung der Basis-Emitter-Diode
des zugehörigen Schalttransistors (TsI; Ts2) entgegengerichtet ist, und daß
jeweils der Kollektor des einen Schalttransistors (TsI; Ts2) über einen Widerstand (R2; R1) mit
der Basis des anderen Schalttransistors. (Ts 2; Ts 1) verbunden ist.
2. Steuerschaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem
Widerstand (R 1 bzw. R 2) je eine für den Basisstrom in Zenerdurchlaßrichtung gepolte Zenerdiode
(Z 1 bzw. Z 2) in Reihe geschaltet ist.
3. Steuerschaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß uie
Schalttransistoren (TsI; fs2) in den Schaltungszweigen in je einer Verbundschaltung mit einem
weiteren Transistor (Ts3; Ts4) vorgesehen sind.
4. Steuerschaltungsanordnung nach Anspuch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Basiszuleitung
der Schalttransistoren (TsI. Ts 2) mittels je einer Zusatzwicklung des Leistungstransformators
(Tr) eine Hilfsspannung eingekoppelt ist.
5. Steuerschaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit
beiden Wid"-ständen (R 2, R 1) \ -wcils in Reihe
die Basis-Err.itter-Strcckc ei.^ zusätzlichen
Transistors (Ts6 bzw. Ts5) geschaltet ist und daß die Kollektoren der zusätzlichen Transistoren
(TsS, Ts6) über weitere Widerstände (R 5. R 6) miteinander verbunden sind, wobei der Verbindungspunkt
der weiteren Widerstände (R 5. R 6) mit dem einen Pol einer Hilfsspannungsquelle
(Uh) und deren anderer Pol mit dem einen Pol der Betriebsgleichspannungsquelle (U I) verbunden
ist.
(\ Steuerschaltungsanordnung nach Anspruch
1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Basis-Emitter-S'recke der Schalttransistoren
(TsI, 7.ν2) — gegebenenfalls in Reihe
mit einem Widerstand — die Sekundärwicklung und den Kollektorkreis die Primärwicklung eines
Stromwandlers (IV1, W 2) im Sinne einer Mitkopplung
eingeschaltet ist.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19702019779 DE2019779C3 (de) | 1970-04-23 | 1970-04-23 | Steuerschaltungsanordnung für einen Transistor-Gegentakt-Wechselrichter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19702019779 DE2019779C3 (de) | 1970-04-23 | 1970-04-23 | Steuerschaltungsanordnung für einen Transistor-Gegentakt-Wechselrichter |
Publications (3)
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|---|---|
| DE2019779A1 DE2019779A1 (de) | 1971-11-04 |
| DE2019779B2 true DE2019779B2 (de) | 1974-05-09 |
| DE2019779C3 DE2019779C3 (de) | 1974-11-28 |
Family
ID=25759010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19702019779 Expired DE2019779C3 (de) | 1970-04-23 | 1970-04-23 | Steuerschaltungsanordnung für einen Transistor-Gegentakt-Wechselrichter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2019779C3 (de) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2543756B1 (fr) * | 1983-03-31 | 1991-01-11 | Dubuis Jean Charles | Procede et dispositif destines a la conversion de la tension d'une source de tension continue |
| DE4016286A1 (de) * | 1990-05-21 | 1991-11-28 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zur impulsbreitenmodulation fuer einen umrichter |
| US5162981A (en) * | 1991-05-30 | 1992-11-10 | Hughes Aircraft Company | Low voltage d.c. to d.c. converter |
-
1970
- 1970-04-23 DE DE19702019779 patent/DE2019779C3/de not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2019779A1 (de) | 1971-11-04 |
| DE2019779C3 (de) | 1974-11-28 |
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