DE2248937B2 - Steuerschaltung fuer einen schalttransistor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrift eine Steuerschaltung für einen Schalttransistor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bekannt (DT-AS 11 58 562), die Emitter-Basis-Strecke eines Schalttransistors durch die Emitter-Kollektor-Strecke eines anderen Transistors zu überbrükken, um den Kollektorreststrom des Schalttransistors abzuleiten, wenn letzterer gesperrt ist. Diese Ableitung des Kollektorreststromes ist ein Vorgang, der während der gesamten Sperrzeit des Schalttransistors abläuft. Die bekannten Schaltungen mit Schalttransistoren haben den Nachteil, daß während der Abschaltzeit des Schalttransistors ein Leistungsverlust auftritt. Diese Verlustleistung wird durch den dauernden Stromfluß durch den obengenannten Überbrückungstransistor noch vergrößert.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Schaltung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß die Schaltverluste verringert werden, insbesondere durch Verkürzung der Abschaltzeit des Schalttransistors. Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen bzw. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Wegen des Differenziernetzwerks wird der Überbrückungstransistor nur angesteuert, wenn der Schalttransistor vom leitenden in den sperrenden Zustand übergeht, also nicht während der gesamten Sperrzeit wie beim Stand der Technik. Durch die Verkürzung der Abschaltzeit wird der Energieverlust im Schalttransistor entscheidend gesenkt. Außerdem ist der ebenfalls Energie verbrauchende Vorgang der Ladungsableitung aus dem Schalttransistor auf die Abschaltzeit beschränkt.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung an Hand der Zeichnung erläutert, welche die Schaltung eines im Schaltbetrieb arbeitenden Reglers angibt.

Der Regler erhält eine Eingangsspannung von 30 V und ist von 18,9 bis 24,5 V regelbar. Er weist einen Schalttransistor QS auf, der mit dem Eingang durch eine Filterschaltung L5, Cl verbunden ist, weiche als Puffer zwischen der Eingangsspannung von 30 V und den Schaltspitzen des Schalttransistors ζ) 8 wirkt.

Wie bei im Schaltbetrieb arbeitenden Reglern bekannt ist, wird der Pegel der Ausgangsspannung bei der Ausgangsklemme 54 durch das Verhältnis der Einschaltzeit zu der Ausschaltzeit des Schalttransistors Q 8 geregelt. Dieses Verhältnis wird gesteuert durch ein Rückkopplungssignal, das von der Ausgangsspannung abgeleitet ist. Die Ausgangsspannung an der Klemme 54 wird über ein Widerstandsteilernetzwerk 55 an einen Eingang eines Differentialverstärkers 57 zurückgespeist. Die Bezugsspannung wird dem anderen Eingang

58 zugeführt. Aus beiden Spannungen wird eine dem Fehlersignal proportionale Spannung abgeleitet.

Der Ausgang des Verstärkers 57 wird einem Eingang

59 einer Vergleichsschaltung 61 zugeführt, und der andere Eingang 62 der Vergleichsschaltung erhält eine dreieckförmige Spannung vom Spannungserzeuger 63. Die Komparatorschaltung gibt eine Reihe von Rechteckimpulsen ab, deren Breite durch die Amplitude des Fehlersignals vom Verstärker 57 bestimmt ist. Diese rechteckförmigen Signale werden über den Transistor Q10 dem Transistor Q 9 zugeführt, der mit der Basis des Transistors QS derart verbunden ist, daß die Einschaltzeit des Transistors Q9 das Verhältnis von Einschaltzeit zu Ausschaltzeit des Schalttransistors ζ) 8 regelt.

Bei dieser Schaltung ist an der Induktivität L 6 eine Abzweigung vorgesehen, die ein kleines Ausgangssignal von beispielsweise 2 V abgibt, um den Kollektor des Transistors Q9 anzusteuern, so daß dieser Transistor nicht in die Sättigung gelangt. Der Schalttransistor QS kann dann in der Sättigung arbeiten.

Bei dieser Anordnung, bei welcher sich der Transistor ζ>8 in der Sättigung befindet, falls ein entsprechender Strom in die Basis des Transistors Q9 fließt, wird der Transistor ζ) 9 das Bestreben haben, in die Sättigung zu gehen und die Kollektor-Emitter-Spannung herabzusetzen, so daß er einen beträchtlichen Strom durch die Basis-Emitter-Verbindung des Transistors QS zieht, was zu einer hohen Verlustleistung führt. Es wird daher angestrebt, den Strom durch die Basis des Transistors QS zu begrenzen. Dies wird durch den Transistor QW und den Widerstand R7 erreicht. Wenn der Strom durch den Widerstand R 8 fließt, nimmt der Strom durch den Emitter des Widerstandes Q9 und durch den Widerstand Rl zu. Wenn der Spannungsabfall am Widerstand R 7 auf einen bestimmten Wert steigt, wird der Transistor Q11 eingeschaltet, so daß Strom vom Widerstand RS um die Basis-Emitter-Strecke des Transistors Q 9 geleitet wird. Dieser Strom wird nicht mit dem Wert ß des Transistors ζ>9 multipliziert, und dies begrenzt den Strom zur Basis des Transistors Q 8.
Eine wesentliche Senkung der Verlustleistung wird

erfindungsgemäß durch eine Schaltung erreicht, die einen Kondensator CS und einen Widerstand Λ 9 aufweist, der mit der Basis eines Transistors Qi2 verbunden ist Wenn sich der Transistor Q 8 in der Sättigung befindet und auf die Abschaltung vorbereitet wird, ändert sich die Spannung an diesem Transistor. Der sich ändernde Wert der Spannung wird durch das Kapazitäts-Widerstands-Netzwerk CS, R9 differenziert, und in der Basis des Transistors Q12 fließt ein entsprechender Strom. Der Transistor Q12 wird dann eingeschaltet und leitet die Ladung aus dem Basisbereich des Transistors QS ab. Dadurch nimmt die Abfallzeit des Transistors Q 8 ab und der Leistungsverlust während der Abschaltung des Transistors QS wird herabgesetzt

Mit der Basis des Transistors Q12 ist weiterhin eine Diode 51 verbunden, die den Kondensator CS nach der Einschaltzeit des Schalttransistors QS entlädt. Ein zusätzlicher, mit der Differenzierschaltung CS, R9 verbundener Widerstand 52 entfernt jegliche auf dem Kondensator CS befindliche Ladung, die auf diesem nach der anfänglichen Entlad'ing durch die Diode 51 oder die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors C? 12 verblieben ist

Hierzu t Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Steuerschaltung für einen Schalttransistor, dessen Kollektor-Emitter-Strecke seriell zwischen eine Spannungsquelle und eine Last geschaltet ist und dessen Basis mit der Steuerschaltung verbunden ist, welche einen Überbrückungstransistor (Q 12) aufweist, dessen Emitter-Kollektor-Strecke parallel zur Basis-Emitter-Strecke des Schalttransistors (QS) liegt, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Basis des Überbrückungstransistors (Q 12) eine Differenzierschaltung (CS, R 9) verbunden ist, welche die Spannung am Schalttransistor (Q S) differenziert und bei EntSättigung des Schalttransistors (Q 8) den Überbrückungstransistor (Q 12) ansteuert, derart, daß die Ladung aus dem Basisbereich des Schalttransistors (Q 8) entfernt und dessen Schaltzeit verkürzt wird.

2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzierschaltung einen Kondensator (CS) und einen Widerstand (R 9) parallel zur Emitter-Kollektor-Strecke des Schalttransistors (ζ>8) aufweist.

3. Steuerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Basis des Überbrükkungstransistors (Q 12) eine Diode (51) verbunden ist, welche den Kondensator (CS) nach der Einschaltzeit des Schalttransistors (QS) entlädt, sowie mit der Differenzierschaltung ein zusätzlicher Widerstand (52) verbunden ist, derart, daß jegliche auf dem Kondensator (CS) befindliche Ladung entfernt wird, die auf diesem nach der anfänglichen Entladung durch die Diode oder die Emitter-Kollektor-Strecke des Überbrückungstransistors verblieben ist.