DE2163834A1

DE2163834A1 - Transistorisiertes Netzgerät

Info

Publication number: DE2163834A1
Application number: DE19712163834
Authority: DE
Inventors: James Hamilton Worthington Ohio Burens (V.St.A.)
Original assignee: North Electric Co
Current assignee: North Electric Co
Priority date: 1970-12-23
Filing date: 1971-12-22
Publication date: 1972-07-13
Also published as: CA944821A; SE372861B; FR2119024B1; JPS4891523A; GB1361646A; US3683208A; FR2119024A1

Description

Dipi.-ing. Egon Prinz Dr. Gertrud Hauser βοοσ Ma-nc«** eo, 22. Deze,

Dipl.-Ing. Gottfried Leiser Ern,_berger.,ra„,19

Patentanwälte

Telegramme: Labyrinth München

Telefon= 83 15 10 Postscheckkonto ι München 117078

NORTPI ELECTRIC COMPANY, Galion, Ohio M833 / V. St. A.

Unser Zeichen:' N 562

Transistorisiertes Netzgerät

Die" Erfindung betrifft Netzgeräte.und insbesondere ein Netzgerät, welches' einen Stromimpulsgenerator aufweist, der mit einem Stromwandler zusammenarbeitet, um zwei Ausgangsschalttransistoren zu steuern.

Bei einigen bekannten Wechselrichtern wird der steuernde Basisstrom zur Steuerung des Transistors, der eine konstante Gleichspannung in eine Rechteckwellenspannung oder eine alternierende Spannung umwandelt, von einer Umformerschaltung zugeführt, der eine Regelschaltung zugeordnet ist, die jedoch von dieser Umformersehaltung getrennt ist. Der steuernde Basisstrom für die gesteuerten Transistoren wurde von der Regelschaltung zugeführt und wurde entweder direkt mittels eines Schalters in Pestkörperbauweise oder mittels eines Spannungstransformators ein- und ausgeschaltet. Bei einer derartigen Schaltung wird ein konstantes Spannungssignal von der Regelschaltung dem gesteuerten Transistorunabhängig von der Last zugeführt und dadurch wird der .Teilbelastungswirkungsgrad dieser Schaltung ganz erheblich vermindert.

BAD

209829/0635

Eine Weiterentwicklung dieser bekannten Netzgeräte führte zu Entwicklungen von Wechselrichtern in denen ein stromgesteuerter Rückkopplungstransformator verwendet wurde, um einen Rückkopplungsstrom als steuernden Basisstrom für die gesteuerten Transistoren zuzuführen. Durch diese Ausbildung wird die Notwendigkeit einer Umformerschaltung und der zugeordneten Regelschaltung ausgeschaltet. Der Nachteil einer derartigen Anordnung liegt jedoch in der Tatsache, daß die Gesamtschaltung zwei Transformatoren benötigt und es können Schwierigkeiten auftreten, um eine Gleichstromkomponente in der Sekundärwicklung des Transformators zu erzeugen, die dem Kollektorstrom des gesteuerten Transistors proportional ist.

Durch die Erfindung wird ein Netzgerät geschaffen, welches einen Steuerkreis aufweist, der seinerseits einen Kreis für den steuernden Basisstrom zur Steuerung der Schaltung eines Paares von Ausgangsschalttransistoren aufweist. Der Steuerkreis weist im wesentlichen einen ersten und einen zweiten Stromimpulsgenerator auf, die auf Impulssignale ansprechen, um Startsignale über einen zugeordneten mit vielen Windungen ausgerüsteten Stromwandler zur Verfügung zu stellen. Dieser mit vielen Wicklungen ausgerüstete Stromwandler koppelt die steuernden Basisstromsignale, die durch die Str.ompulsgeneratoren erzeugt werden, an die Basisstromkreise der Ausgangsschalttransistoren. Wenn ein Stromimpuls durch eine Primärwicklung des Stromwandlers hindurchgeführt wird, so wird der Strom in dieser Wicklung durch die Transformatorwirkung mit der Sekundärwicklung des Transformators gekoppelt und durch die Polung der Sekundärwicklungen des Transformators ist einer der Ausgangstrasistoren in den leitenden Zustand vorgespannt und der andere Ausgangstransformator ist umgekehrt in den Sperrzustand vorgespannt.

BAD ORIGINAL

209829/0635

Wenn ein Ausgangsschalttransformator eingeschaltet ist, wird ein Strom von einer Spannungsquelle über den Kollektor-Emitterkreis des Transistors und. durch., die Primärwicklung eines Ausgangstransformators und über eine Reihe von angeschlossenen Rückkopplungswicklungen des Stromtransformators geführt. Der Stromfluß durch die Rückkopplungswindungen besorgt, daß ein Rückkopplungsstrom den Basisstromkreisen der Ausgangstransistoren zugeführt wird. Dieser Rückkopplungsstrom, der während des Anfangsstartimpulses auftritt, der von der Steuerschaltung erzeugt wird, fließt so lange, bis der Transistor gesättigt ist. Der Transistor wird im Zustand eines hohen Verstärkungsgrades für alle Ströme gehalten, einschließlich sowohl der Veränderung der Spannungsquellenspannungen und der Veränderungen des Laststromes. Es ist zu erkennen, daß die Anfangseinschaltung eines jeden Ausgangsschalttransistors durch einen Stromimpulsgenerator gesteuert wird, der auf logische Signale anspricht und ein Ausgangstransistor, wenn er einmal in den leitenden Zustand gebracht ist, wird auf den Sättigungszustand vorgespannt und in diesem gehalten und zwar durch einen Rückkopplungsstrom.

Es sei bemerkt, daß das erfindungsgemäße Netzgerät, bei dem Stromimpulsgeneratoren mit einem Stromwandler verwendet werden, um den leitenden Zustand des Ausgangstransistors auszulösen, und bei dem eine Rückkopplungsschaltung verwendet wird,.um den Ausgangstransistor in den Sättigungszustand vorzuspannen, einen besseren Teilbelastungswirkungsgrad aufweist, als übliche Netzgeräte. In üblichen Netzgeräten, in denen Spannungsimpulse durch eine Steuerschaltung erzeugt werden, um die Ausgangst-ransistoren zu steuern, muß das System Spannungsimpulse von gleichem Wert für eine Teilbelastung und für volle Belastungen erzeugen. In einer derartigen Schaltung ist der Basisverlust an den

BAD 209829/0635

Ausgangstransistoren unabhängig davon, ob die Ausgangslast gering oder groß ist, gleich und der geringe Wirkungsgrad einer derartigen Anordnung ist klar erkennbar. Bei dem erfindungsgemäßen Gerät ist der Basissteuerstrom proportional zum Ausgangstransistor-Kollektorstrom und der steuernde Basisstrom wird automatisch bei einem Spannungsabfall vermindert. Dadurch tritt ein geringer Verlust an der Basis auf und es ist nicht erforderlich, eine Regelschaltung vorzusehen, die einen Verlust im Basisstromkreis erzeugt.

k Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist darin zu sehen, daß Veränderungen des Arbeitszyklusses dadurch programmiert werden können, daß die Zeit in jedem Steuerzyklus eingestellt wird, während der der steuernde Basisstrom den Ausgangsschalttransistoren zugeführt wird. Die Einschaltdauer für die Ausgangstransistoren wird durch die Zeit bestimmt, zu der ein logischer Impuls einem Steuertransi-* stör zugeführt wird, der eine Wicklung im Stromtransformator kurz schließt.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der gleiche Steuerkreis .verwendet werden kann, um eine Schaltstufe bei geringem Leistungsausgang oder eine Schaltstufe ψ bei hohem Leistungsausgang zu steuern. Die Steuerschaltung kann für einen weiten Bereich von Leistungsausgängen standardisiert werden.

Die Erfindung soll in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 ein schamtisches Schaltbild eines erfindungsgemäßen Wechselrichters und

BAD QRiQSNAL

209879/06 3 5

Pig. 2 bis 8 Wellenformen von Strom und Spannung, die an verschiedenen Stellen der in Fig. 1 dargestellten Schaltung auftreten.

Es sei nunmehr auf das Schaltbild in Pig. I Bezug genommen. Die Erfindung wird anhand eines Wechselrichters erläutert, der eine Gleichspannung in eine Wechselspannung umwandelt. Die Darstellung der neuen Basisstromschaltung bei einem Wechselrichter erfolgt lediglich zur Erläuterung der Erfindung.

Es ist ein Wechselrichter 10 dargestellt» der einen Schaltkreis 11 aufweist, der seinerseits'zwei Schalttransistoren Ql und Q2 besitzt, die, wenn sie eingeschaltet sind, alternierend eine Leistung von einer Spannungsquelle VC auf eine Last 12 über einen Ausgangstransformator T2 übertragen. Das Schalten der Transistoren Ql und Q2 wird mittels eines-Steuerkreises 15 gesteuert, der zwei Stromimpulsgenerator·» schaltungen A und B umfaßt. Diese Stromimpulsgeneratorschaltungen v/eisen Transistoren Q3 und Q4 auf, die mit den Primärwicklungen eines Stromtransformators Tl verbunden sind, der Wicklungen Nl bis N7 aufweist, um alternierend einen steuernden Basisstrom den Schalttransistoren Ql und Q2 zuzuführen.

Die Stromimpulsgeneratoren A und B werden ihrerseits durch einen Einschaltkreis 25 gesteuert, der logische Impulssignale erzeugt, um wahlweise die Stromimpulsgeneratoren A, B-einzuschalten, wodurch die Schalttransistoren Ql und Q2 ein- und ausgeschaltet werden. Ein Ausschaltkreis, der den Transistor Q5 aufweist, spricht auf die Ausgangsimpulse der Schaltung 25 an, um den eingeschalteten der Transistoren Ql, Q2 auszuschalten.

209829/0635

• - 6 -

Die Ausgangsschaltung 11 weist die Transistoren Ql und Q2 und die Kondensatoren Cl und C2 des Wechselschalters in einer Art Brückenschaltung mit geteilter Kapazität auf.

Die Brückenschaltung 14 weist vier ringartig angeordnete Arme auf, die vier Brückenpunkte 21 bis 24 bilden. Der KOllektor-Emitterkreis des Transistors Ql liegt zwischen den Brückenpunkten 21 und 22 und der Kollektor-Emitterkreis des Transistors Q2 liegt zwischen den Brückenpunkten 22 und 23 und diese bilden zwei Arme der Brückenschaltung 18. Der Kondensator Cl ist zwischen die Brückenpunkte 21 und 24 eingeschaltet und der Kondensator C2 ist zwischen die Brückenpunkte 24 und 23 eingeschaltet und diese bilden die beiden anderen Arme der Brücke 18. Der positive Anschluß der Spannungsquelle VC ist mit dem Brückeripunkt 21 verbunden und ein negativer Anschluß ist mit dem Brückenpunkt 23 verbunden. Der Ausgangstransformator T2 weist, eine Primärwicklung N8 auf, die in Reihe mit einer Rückkopplungtjwicklung N7 eines Stromtransformators Tl zwischen die Brückenpunkte 22 und 24 geschaltet ist. Die Last 12 ist parallel zur Sekundärwicklung N9 des Ausgangstransformators T2 geschaltet. Ein steuernder Basisstrom wird dem Transistor Ql über die Sekundärwicklung N3 des Stromtransformators Tl zugeführt. Ein Ende dieser Wicklung ist mit der Emitterelektrode des Transistors Ql verbunden und das andere Ende ist über einen Widerstand R2 mit der Basis des Transistors Ql verbunden. Der Kondensator C3 ist parallel zum Widerstand R2 geschaltet.

IN ähnlicher Weise wird der steuernde Basisstrom für den Transistor Q2 über eine Sekundärwicklung N6 des Stromtransformators Tl zugeführt. Ein Ende dieser Wicklung ist mit der Emitterelektrode des Transistors Q2 verbunden und das andere Ende ist über einen Widerstand R3 mit der Basis des

209829/0635

Transistors Q2 verbunden. Ein Kondensator C^ ist parallel zum Widerstand R3 geschaltet.

Die.Kondensatoren C3 und Ck werden verwendet, um die Schaltzeiten der Transistoren Ql und Q2 zu verbessern. Die Basiswiderstände R2 und R3 werden verwendet, um de steuernden Basisströme für die Transistoren Ql und Q2 gleichzumachen. Der steuernde Basisstrom für die Transistoren Ql und Q 2 wird durch die Stromimpulsgeneratoren A, B im Steuerkreis 15 erzeugt. Diese Generatoren weisen Treibertransistoren Q3 und Q4 auf. Der Steuerkreis 15 ist wirksam, um sowohl das Einschalten und das Ausschalten der Ausgangsschalttransistoren Ql und Q2 in der Weise durchzuführen, daß, wenn einer der Ausgangstransistoren, wie beispielsweise der Transistor Ql in Vorwärtsrichtung betrieben wird, der andere Ausgangstransistor Q2 umgekehrt betrieben wird. Der Stromimpulsgenerator B weist einen Transistor Qh auf, der auf logische Signale anspricht, die über eine Leitung 29 zugeführt werden, um den Anfangsbasisstrom für einen Vorwärtsbetrieb für den Transistor Ql zuzuführen und der Stromimpulsgenerator A weist einen Treibertransistor Q3 auf, der auf logische Signale anspricht, die über die Leitung 28 zugeführt werden und der einen steuernden Basisstrom für den Vorwärtsbetrieb des Transistors Q2 zuführt. Der Steuertransistor Q5 spricht auf logische Signale an, die über die Leitung 30 zugeführt werden, um die Transistoren Ql und Q2 abzuschalten.

Die Steuerschaltung 15 weist im wesentlichen zwei Stromimpulsgeneratoren A, B auf, die parallel zu einer Spannungsquelle VB geschaltet sind, die bei einem Ausführungsbeispiel eine Spannungsqulle für 12 Volt ist. Der Strom, der durch den Stromimpulsgenerator B erzeugt wird, fließt über einen Weg, der sich von der Spannungsquelle VB+ über die Diode Dl, die Primärwicklung Nl des Stromtransformators

209829/Π63 5 ^BAD ORIGINAL

Tl dem Kollektor-Emitterkreis des Transistors Qk und einem Begrenzungswiderstand Rl erstreckt, und der zur Erde (VB-) verläuft. Der Strom, der durch den Impulsgenerator A erzeugt wird, fließt durch den Weg, der sich von der Spannungsquelle VB+ über die Diode Dl, die Primärwicklung N2 des Transformators Tl, den Transistor Q3 und den Begrenzungswiderstand Rl erstreckt, und der zur Erde verläuft.

Die Basis des Transistors Q^ ist über eine Leitung 29 mit einem logischen Signalausgang des Einschaltkreises 25 verbunden und die Basis des Transistors Q3 ist über die ^ Leitung 28 mit einem logischen Signalausgang des Einschaltkreises 25 verbunden.

Wenn der Strominpulsgenerator B eingeschaltot ist, wird ein Stromimpuls über die Wicklung Nl zugeführt, um die Leitung durch den Transistor Ql einzuleiten. Wenn ein logischer Impuls über die Leitung 29 vom Einschaltkreis · aufgenommen wird, so wird der Transistor Q^ eingeschaltet und ein Kollektorstrom des Transistors Q4 fließt über den Leitungsweg, der die Spule Nl aufweist und ein Stromimpuls wird den Wicklungen N3 und N6 des Transformators Tl zugeführt. Die Polaritär.der Wicklung Nl relativ zu den Polaritäten der Wicklungen N3 und N6, die in den Basissteuer- W kreisen der Transistoren Ql und Q2 eingeschaltet sind, ist derart, daß die Spannungen, die in den Wicklungen N3 und N6 durch einen Stromfluß in der Wicklung Nl induziert werden, einen Vorwärtsbetrieb des Transistors Ql bewirken und eine Sperrung des Transistors Q2. Die Polaritäten der Wicklungen Nl bis N7 des Transformators Tl sind in der Fig. 1 durch Punkte neben einem Ende einer jeden Wicklung angegeben.

Da, wie die Polaritätspunkte in Fig. 1 zeigen, die Wicklung

209829/0635

N2, die dem Treibertransistor Q3 im Stromimpulsgenerator A zugeordnet ist, eine entgegengesetzte Polarität zur Wicklung Nl hat, wird andererseits, wenn der Transistor QJ eingeschaltet ist und ein Kollektorstrom durch die Wicklung N3 fließt, ein Basissteuerstrom für einen Vbrwärtsbetrleb über die Wicklung H6 dem Transistor Q2 zugeführt und ein entgegengesetzt gerichteter Steuerstrom wird dem Transistor Ql zugeführt.

Wie die Fig. 2 und 7 zeigen, erzeugt der Einschaltkreis 25 logische Signale, um die Transistoren Q4 und Q3 während alternierender Zeitperloden einzuschalten. Es ist zu erkennen, daß einer der Transistoren Ql oder Q2 in Vorwärtsrichtung betrieben wird und anfangs durch den Basissteuerstrom eingeschaltet wird, der durch den Stromimpulsgenerator A,B zugeführt wird. Die Transistoren werden in einen Seittigungszustand hineingesteuert und zwar durch den Rückkopplungsstrom, der durch die Wicklung N7 des Transformators Tl zu-* geführt wird.

Die Steuerschaltung 15 weist einen Transistor Q5 auf, der durch einen logischen Impuls vom Steuerkreis 25 in Betrieb gesetzt wird, um jeden Ausgangsschalttransistor auszuschalten. Wenn der Transistor Q5 leitend ist, so schaltet dieser einen Kurzschlußkreis über die Windungen Ν¹! und N5 des Stromtransformators T ein, wobei dieser Kürzschlußkreis über die Windungen N3,, N6 gespiegelt wird,' um den Basisstrom an einem der Schalttransistoren Ql, Q2 abzuschalten, der sich zu diesem Zeitpunkt im gesättigten Zustand befindet .

Die Wicklung NA im Abschaltkreis weist ein Ende auf, welches mit der Erde verbunden ist und ein anderes Ende, welches über eine Diode D2 mit dem Kollektor des Transistors Q5 verbunden ist. Die Wicklung N5 weist ein Ende auf, welches

209829/0635

mit der Erde verbunden ist und ein anderes Ende dieser Wicklung ist über die Diode D3 mit dem Kollektor des Transistors Q5 verbunden. Der Emitter des Transistors Q5 ist mit der Erde verbunden und die Basis des Transistors Q5 ist mit einem Ausgang des Einschaltkreises 25 verbunden .

Die Wicklungen N5 und N^ und die zugeordneten Dioden D2*. und D3 v/erden verwendet, um ein positives Kollektorpotential für den Transistor Q5 zu bilden, damit der Transistor abgeschaltet werden kann, wenn immer ein positives Steuer-P signal der Basis des Transistors Q5 zugeführt wird. Die beiden Wicklungen Nk und N5 sind wegen der Polung der Wicklungen Nl, N2, N3, No notwendig. Wenn immer Strom durch die Wicklung N3 fließt, beaufschlagen die Spannungen, die in den Wicklungen UH und N5 erzeugt werden, die Diode D2 in Sperrichtung und die Diode D3 in Vorwärtsrichtung. Die Spannung an der Wicklung N5 erzeugt ein positives Potential am Kollektor des Transistors K und die Spannung an der Wicklung ΝΊ ist unwirksam.

Wenn immer ein. Strom durch die Wicklung N6 fließt, so beaufschlagen die Spannungen, die in den Wicklungen N*i und fc N5 induziert werden, die Diode D2 in öffnungsrichtung und die Diode D3 in Sperrichtung, so daß eine positive Spannung dem Kollektor des Transistors Q5 zugeführt wird.

Es sei angenommen, daß der Treibertransistor Q¹I leitend ist und daß der Schalttransistor Ql gesättigt ist. Wenn ein steuernder Basisstrom nun dem Transistor Q5 zugeführt wird, ermöglicht die Spannung, die in der Wicklung N5 induziert wird und die am Kollektor des Transistors Q5 auftritt, daß der Transistor Q5 eingeschaltet wird, um das nicht geerdete Ende der Wicklung N5 zu erden und da-

20 9 829/0635

durch entsteht eine Kurzschlußschaltung an der Wicklung N5. Diese Kurzschlußschaltung wird auf die Wicklung N3 der Basistromschaltung des Transistors Ql übertragen und dadurch kann sich der Kondensator C über die Emitterbasisschaltung des Transistors Ql entladen und dadurch wird der Transistor Ql abgeschaltet. Die Abschaltung des Transistors Q2 erfolgt in ähnlicher Weise über dem Kondensator C4 während der alternierenden Leitungsperiode des Transistors Q2.

Zur Erläuterung der Betriebsweise des Wechselrichters sei angenommen, daß anfangs die Transistoren Ql bis Q5 gesperrt sind. Wenn ein positiver Impuls der Basis des Transistors Q^ im Stromimpulsgenerator B durch den Einschaltkreis 25 zugeführt wird (Fig. 2), wird der Transistor Q4 eingeschaltet und der Kollektorstrom erzeugt einen Stromimpuls, der durch die Wicklung Nl hindurchgeht. Der der Wicklung Nl zugeführte Stromimpuls wird auf die Wicklungen N3 und N6 " übertragen. Der Kondensator C3 wird geladen und der Basis-Emitterübergang des Transistors Ql wird in Vorwärtsrichtung vorgespannt und der Basis- Emitterübergang des Transistors Q2 in entgegengesetzter Richtung.

Wenn der Transistor Ql seinen leitenden Zustand beginnt, strömt der Basisstrom IBl, der die in Fig. 3 dargestellte Wellenform hat, in den Basiskreis des Transistors Ql. Zusätzlich fließt der Strom ITl (Fig. ¹O von der Spannungsquelle VC über die Kollektor-Emitterschaltung des Transistors Qlein und die Wicklungen 7 und 8 zur Verbindungsstelle 2H zwischen den Kondensatoren Cl. C2, die normalerweise eine Spannung von etwa 1/2 VC aufweist.

Die Polarität der Rückkopplungswicklung N7 ist derart, daß ein Verstärkungs-Rückkopplungsstrom dem Basisstromkreis des

20982 9/0635

Ausgangsschalttransformators zugeführt wird, der eingeschaltet ist. Wenn der Transistor Ql eingeschaltet ist, fließt der Strom ITl vom Brückenpunkt 22 zum Brückenpunkt 24 und damit durch die Wicklung N7 in Richtung des Pfeiles A und dadurch wird ein Stromfluß in der Wicklung N3 erzeugt. Dieser Strom verstärkt den Strom, der in der Wicklung N3 infolge des Stromimpulses fließt, der Wicklung Nl zugeführt wird.

Der steuernde Basisstrom für den Transistor Ql wird verstärkt,und die Leitfähigkeit des Transistors Ql nimmt zu. Es sei bemerkt, daß, wenn der Rückkopplungsstrom sich einem beträchtlichen Wert nähert, die Ausgangsimpulse des Strom-

W generators B von geringem Einfluß sind. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß die Stromimpulse, die über die Wicklungen Nl und N2 durch die Stromirnpulsgeneratoren A, B erzeugt werden, dazu verwendet werden, um eine Anfangsleistung der Transistoren Q 1 oder Q2 zu erzeugen. Der tatsächliche Leistungsbedarf für den steuernden Basisstrom des eingeschalt teten der Transistoren Ql oder Q2 wird durch den Rückkopplungsstrom zugeführt, der über die Wicklung N7 den Basiseingängen zugeführt wird. Da die Wicklung N7 die Kollektorströme der Transistoren Ql, Q2 führt, kann der Transformator so ausgelegt werden, daß dieser dem minimalen Basisstrombedarf entspricht. Da sich der den Transistoren Ql und Q2

fe über die Rückkopplungswicklungen zugeführte steuernde Basisstrom mit dem Laststrom verändert, wird der steuernde Basisstrom verringert, wenn der Laststrom abnimmt. Diese Betriebsweise führt zu einem verbesserten Wirkungsgrad für geringe Lasten und zwar verglichen mit Systemen, bei denen ein kostanter Spannungseingang für alle Lasten vorgesehen ist.

Der Strom ITl (Fig. i|), der durch die Wicklungen N7, N8 des Rückkopplungs- und Ausgangstransformators fließt, nimmt

20 982 9/0635

zu, bis der Transistor Ql gesättigt ist. Während der Strom ITl , der durch die Wicklung N8 in Richtung des Pfeiles A fließt, zunimmt, wird eine positive Spannung (Fig. 5) in der Sekundärwicklung N9 des Ausgangstransformators T2 für die Last 12 induziert.

Die Ausgangsschalttransistoren Ql, Q2 werden beim dargestellten Ausführungsbeispiel auf einem erhöhten Verstärkungsgrad von N3/N6 für alle Ströme gehalten, einschließlich von

Veränderungen in der Speisespannung VC und von Veränderungen der Belastungen, die in der Sekundärwicklung N9 des Ausgangstransformators T2 wiedergegeben werden.

Der Transistor Ql wird abgeschaltet, wenn der Transistor Q5 durch einen steuernden Basisstromimpuls vom Schaltkreis 25 eingeschaltet wird und die Spannung VCE am Transistor Q5 vermindert sich auf einen Spannungswert nahe Null (Fig. 6) . um in wirksamer Weise die Wicklung N5 des Transformators * Tl kurzzuschließen. Der kurzgeschlossene Zustand der Sekundärwicklung N5 wird auf die Wicklung N3 übertragen und ermöglicht es dem Kondensator C3, sich über den Basis-Emitterkreis des Transistors Ql zu entladen und dadurch wird der Transistor Ql abgeschaltet. Der Betrieb des Wechselrichters in der zweiten Hälfte des Steuerzyklus ist im wesentlichen der gleiche wie der Betrieb in der ersten Hälfte des Zyklus. Während der zweiten Hälfte des Steuerzyklus wird der Transistor Q2 in einer Weise gesteuert, die ähnlich wie die ist, die unter Bezugnahme auf den Transistor Ql beschrieben wurde, um einen Entladungsweg für den Kondensator Q2 zu bilden, wodurch ein Strom ITl (Fig. H) durch die Primär-wicklung N8 des Ausgangstransformators in Richtung des Pfeiles B vom Brückenpunkt 24 zum Brückenpunkt 23 fließt, wobei diese Richtung umgekehrt zu der Richtung des Stromflusses durch die Wicklung N8 ist, der bei Einschaltung des Transistors Ql auftritt. Eine negative Spannung (Fig. 5) wird in der Ausgangswicklung N9 des Transfor-

209829/063 5

mators N2 während der zweiten Hälfte des Steuerzyklus induziert.

Da der steuernde Basisstrom in der neuen, im vorstehenden beschriebenen Schaltung abhängig vom Kollektorstrom der Transistoren Ql und Q2 und proportional zu diesem Strom ist (wenn der Kollektorstrom IA ist, so ist der Basisstrom immer O,1A, auch wenn sich die Quellenspannung VC zwischen 40 bis 60 V verändert), ist esklar, daß die Spannungsquelle VC keine regulierte Quelle sein muß. Da die Transistoren Q3 und QH im Stromimpulsgenerator lediglich dazu -verwendet werden, den leitenden Zustand der Transistoren Ql und Q2 einzuleiten, können geringe Stromwerte (Strornwerte für die logischen Signale in der Größenordnung von 25mA) verwendet werden undeine Schaltung wird vorgesehen, die einen geringeren Leistungsbedarf und eine erhöhte Flexibilität aufweist.

Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf ein Ausführungsbeispiel beschrieben und es ist klar, daß Abänderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, die im Rahmen der Erfindung liegen.

209829/0635

Claims

Patentansprüche

( 1. J Volltransistorisiertes Netzgerät, gekennzeichnet durch zwei Schalttransistoren (Ql, Q2) über die Leistung von einer Spannungsquelle an eine Last (12) abgegeben wird, wenn immer einer dieser. Schalttransistoren in Vorwärtsrichtung betrieben wird, einen Schaltkreis (15) _s der einen ersten Impulsstromgenerator (Q3) aufweist, welcher einen ersten Satz von Stromimpulsen erzeugt, mit denen ein erster (Q2) dieser Schalttransistoren in Vorwärtsrichtung betrieben wird und mit einem zweiten Stromimpulsgenerator (Q^), der einen zweiten Satz von Stromimpulsen erzeugt, mit denen der zweite Schalttransistor (Ql) in Vorwärtsrichtung betrieben wird, Schaltelemente, (Tl) die einen Stromtransformator umfassen, der mit den Stromimpulsgeneratoren verbunden ist, um die ersten und zweiten Sätze von Stromim pulsen auf die Steuerkreise des ersten und zweiten Schalttransistors zu übertragen, eine Rückkopplung mit der ein Verstärkungsstrom auf den eingeschalteten Transistor übertragen wird und Einschaltvorrichtungen, die wahlweise den ersten und zweiten Stromimpulsgenerator derart steuern, daß diese Generatoren zu alternierenden Zeitperioden in Betrieb sind.
2. Transistorisiertes Netzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschalter (Q5) mit dem Stromtransformator verbunden ist, um wahlweise dem eingeschalteten der Schalttransistören (Ql, Q2) abzuschalten.

3. Transistorisiertes Netzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplungseinrichtung (N7) so geschaltet ist, daß Rückkopplungssignale den Eingängen der Schalttransistoren zugeführt werden, um den in Vorwärtsrichtung betriebenen Schalttransistor in den Sättigungszustand hineinzusteuern, wobei das Rückkoppl-ungssignal ·

2 0 9 8 2 9 / 0 6 3 5

proportional zum Kollektorstrom des Schalttransistors ist, der in Vorwärtsrichtung betrieben wird.

k. Transistorisiertes Netzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromtransformator (Tl) eine erste Sekundärwicklung (N6) aufweist, die mit dem einen Schalttransistor (Q2) verbunden ist und eine zweite Sekundärwicklung (N3), die mit dem zweiten Schalttransistor verbunden ist und ferner eine erste Primärwicklung (N2), die mit dem ersten Stromimpulsgenerator (Q3) verbunden ist um den ersten Satz von Stromimpulsen über die Sekundärwicklungen (N6, Nj5) zuzuführen, um den ersten Schalttransistör (Q2) in Vorwärtsrichtung .zu betreiben und um den zweiten Schalttransistor Ql zu sperren, wobei eine zweite Primärwicklung φίΐ) vorgesehen ist, die mit dem zweiten Stromimpulsgenerator (Q4) verbunden ist, um den zweiten Satz von Stromimpulsen über die Sekundärwicklungen zuzuführen, so daß der erste Schalttransistor (Q2) gesperrt wird, und der zweite Schalttransistor (Ql) in Vorwärtsrichtung betrieben wird.

5· Transistorisiertes Netzgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschalter eine weitere Wicklung (N5, N¹I) des Stromtransformators aufweist und einen Steuertransistor (Q5), der, wenn er eingeschaltet ist, wirksam ist, um diese weitere Wicklung des Stromtransformators kurzzuschließen.

6. Transistorisiertes Netzgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Einschaltkreis (25) logische Signale für den ersten und zweiten Stromimpulsgenerator (A, B) und den Abschalttransistor (5) erzeugt, daß der erste Stroraimpulsgenerator einen ersten Treibertransistor (Q3) auf- weist, der durch bestimmte der logischen Impulse eingeschaltet wird, um den ersten Satz von Stromimpulsen zu erzeugen, daß der zweite Stromimpulsgenerator (B) einen zwei-

2 09 82 9 /063S

ten Treibertransistor (Q^) aufweist, der durch andere logische Impulse eingeschaltet wird, um den zweiten Satz von Stromimpulsen zu erzeugen und daß der Steuertransistor (Q5) durch weitere logische Impulse eingeschaltet wird und zwar zu einem vorbestimmten Zeitpunkt, nachdem einer der Treibertransistoren eingeschaltet ist.

7. Transistorisiertes Netzgerät, gekennzeichnet durch einen Ausgangstransformator, der eine Primärwicklung (N8) auf, weist, zwei Schalttransistoren (Ql, Q2), die es einem Strom ermöglichen, von einer Quelle durch die Primärwicklung hindurchzufließen, wenn immer einer dieser Schalttransistoren in Vorwärtsrichtung betrieben wird, einen ersten Triebertransistor (Q3)_s der, wenn er eingeschaltet

■ ist, erste Stromimpulssignale erzeugt, um einen der Schalttransistoren (Q2) während eines Teiles eines Steuerzyklus in Vorwärtsrichtung zu betreiben, einen zweiten Treibertransistor (Q^i der, wenn er eingeschaltet ist, zweite Stromimpulssignale erzeugt, um den anderen (Ql) der Schalttransistoren während eines anderen Teiles des Steuerzyklus in Vorwärtsrichtung zu betreiben, einen Stromtrans-.formator (Tl), der eine Anzahl von Wicklungen (N3, N6) auf-.weist, mit denen die ersten und die zweiten Stromimpulssignale von den Treibertransistoren auf die Schalttransistoren übertragen werden, eine Rückkopplungsiwcklung (N7)> die in Reihe mit der Primärwicklung (N8) des Ausgangstransformators geschaltet ist und die über bestimmte Transformatorwicklungen hinweg Rückkopplungssignale erzeugt, um einen der Schalttransistoren, der durch die Stromimpulssignale eingeschaltet ist, in den Sättigungszustand zu steuern.

8. Transistorisiertes Netzgerät nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen Abschalter (Q5)» der selektiv einen der Schalttransistoren abschaltet und der einen Steuertransistor (Q5) aufweist, der einen Ausgangskreis hat, in wel-

209 829/0635

chem der Stromtransformator eine Abschaltwicklung N5) aufweist, die mit dem Eingangskreis des Steuertransistors verbunden ist, wobei dieser Steuertransistor wenn er eingeschaltet ist, die Abschaltwicklungen kurzschließt, um einen Kurzschluß in den Steuerwicklungen (Nl,N3, N6) zu erzeugen.

9' Transistorisierter Wechselrichter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Einschaltkreis (25) einen Impulsgenerator (26) aufweist, der logische Impulse erzeugt, um den ersten und den zweiten Treibertransistor zu alternierenden Zeiten einzuschalten, wodurch die Schalttransisto- W ren alternierend eingeschaltet werden, wobei der Steuertransistor zu einem vorbestimmten Zeitpunkt nach dem Einschalten eines jeden Treibertransistors eingeschaltet wird, um denjenigen Schalttransistor, der vorwärts betrieben wird, auszuschalten.

10. Transistorisiertes Netzgerät nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Treibertransistoren (Q3> Q*0 einen Ausgangskreis aufweist, der in Serie mit einer der Transformatorwicklungen (Nl oder M2) verbunden ist, damit ein Strom von einer Quelle (VB) über die eingeschaltete Wicklung fließen kann.

^ 11. Transistorisiertes Netzgerät, gekennzeichnet durch eine " Spannungsquelle (VC, Cl, C2), einem Leitungsweg, der einen Ausgangstransformator (T2) umfaßt, welcher eine "Primärwicklung (n8) hat, die in diesen Leitungsweg eingeschaltet ist, und eine Sekundärwicklung (N9), einen ersten Schalttransistor (Ql), der zwischen die Spannungsquelle und den Leitungsweg eingeschaltet ist, um einen Strom von der Spannungsquelle über den Leitungsweg und die Primärwicklung in einer Richtung fließen zu lassen, wenn dieser erste Schalttransistor (Ql) in Vorwärtsrichtung betrieben wird, einen zweiten Schalttransistor (Q2) der zwischen diese Spannungsquelle und den Leitungsweg eingeschaltet ist, um ei-

209829/0635

nen Strom von dieser Spannungsquelle über die Primärwicklung in der entgegengesetzten Richtung fließen zu lassen, ■wenn immer dieser zweite Schalttransistor in Vorwärtsrichtung betrieben wird, einen ersten Treibertransistor (Q^), der, wenn er eingeschaltet ist, wirksam wird, um erste Steuersignale zu erzeugen, um den ersten Schalttransistor während eines Abschnittes eines Steuerzyklus in Vorwärtsrichtung zu betreiben, einen zweiten Treibertransistor (Q3), der, wenn er eingeschaltet ist, wirksam ist, um zweite Steuersignale zu erzeugen, um den zweiten Schalttransistor während eines anderen Abschnittes des Steuerklus in Vorwärtsrichtung zu betreiben, einen Steuertransformator (Tl), der eine Anzahl von Steuerwicklungen (Nl, N3, Νδ) aufweist, um die Steuersignale von den Treibertransistoren auf die Schalttransistoren zu übertragen, eine Rückkopplungswicklung (N7), die in den Ausgangskreis eingeschaltet ist um· den Strom, der durch diesen Kreis fließt, wenn immer einer der Schalttransistoren in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist, zu leiten, und um Ruckkopplüngssignale zu erzeugen, um den in Vorwärtsrichtung betriebenen Schalttransistor in den Sättigungszustand zu steuern und eine Einschaltvorrichtung (25), die logische Impulse erzeugt, um diese Treibertransistoren zu alternierenden Zeiten v/ährend dieses Steuerzyklus einzuschalten.

12. Transistorisierter Wechselrichter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsquelle zwei Kondensatoren (Cl, C2) aufweist, die·in Serie parallel zur Spannungsquelle geschaltet sind, daß die Schalttransistoren (Ql, Q2) Ausgangskreise haben, die in Serie parallel zur Spannungsquele geschaltet sind und daß der Ausgangsleitungsweg zwischen der Verbindungsstelle der Kondensatoren und der Verbindungsstelle der Schalttransistorausgangskreise verläuft.

20 9 8 29 /Π63 S.

13· Transistorisierter Wechselrichter, gekennzeichnet durch zwei Schalttransistoren (Ql, Q2), die eine Leitung von einer Spannungsquelle auf eine Last (12) übertragen, wenn immer einer der Schalttransistoren in Vorwärtsrichtung betrieben wird, eine Steuerschaltung (15)_Λ die eine erste Steuereinrichtung (Q*l) aufweist, welche erste Steuersignale erzeugt, um den ersten der Schalttransistoren (Ql) während eines Abschnittes eines Steuerzyklus in Vorwärtsrichtung zu betreiben, wobei eine zweite Steuerung (Q3) vorgesehen ist, die zweite Steuersignale erzeugt, um den zweiten Schalttransistor (Q2) während eines anderen Zeitabschnittes des Kontrollzyklus in Vorwärtsrichtung zu betreiben, Schaltungselemente (Tl), die Einrichtungen umfassen, mit denen die ersten und zweiten Steuersignale auf die ersten und zweiten Schalttransistoren zu alternierenden Zeiten während des Steuerzyklus übertragen v/erden und Einrichtungen zur Erzeugung eines Rückkopplungssignals für den eingeschalteten Steuertransistor und durch Einschalteinrichtungen, die logische Impulse erzeugen, um -das wahlweise Einschalten der ersten und zweiten Steuerung zu steuern.

2 0 9 ° ? 9 / η 6 3 5

ι « ·♦

Leer seife