DE2461517C2 - Schaltungsanordnung mit parallelgeschatteten und durch eine gemeinsame Steuerspannung gesteuerten Transistoren - Google Patents

Description

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differenz der Drosseln proportional und daher ent- Fig. 2 eine Schaltungsanordnung mit einer zvvisprechend klein. Die Schaltungsanordnung eignet sehen den Emittern der Transistoren zweier Parallelsich somit auch für hohe Schaltfrequenzen. zweige angeschlossenen Drosseln mit Mittelanzapfung,

Eine besonders kleine Typenleistung der Drosseln deren Sekundärwicklung an die Basen der Transi-

läßt sich dadurch erreichen, daß bei einer Schaltungs- 5 stören angeschlossen ist,

anordnung mit zwei Parallelzweigen eine Drossel mit F i g. 3 eine Schaltungsanordnung, bei der die

Mittel anzapfung vorgesehen ist, deren eine Hälfte an Drosseln jeweils zwischen der Last und dem Kollek-

den Emitter des im einen und deren andere Hälfte an tor des Transistors liegen,

den Emitter des im anderen Parallebweig liegenden F i g. 4 eine Schaltungsanordnung, bei der im Ma-

Transistors angeschlossen ist und deren Mittel- ₁₀ gnetkreis der Drosseln ein Hallgenerator angeordnet

anzapfung am einen Pol der Lastspannungsquelle ist,

liegt, und daß den Basen der beiden Transistoren eine F i g. 5 eine Schaltungsanordnung, bei der an die

konstante Steuerspannung zugeführt ist. Bei einer Sekundärwicklung der Drossel ein Ausgleichsregler

hochohmigen Ansteuerung der Transistoren ist es angeschlossen ist.

vorteilhaft, daß eine Drossel mit Mittelanzapfung 15 Gleiche Teile sind in den einzelnen Figuren jeweils zwischen den Emittern der beiden Transistoren ange- mit gleichen Bezugszeichen versehen,
schlossen ist und diese Drossel eine Sekundärwick- In Fig. 1 ist mit 1 eine Last bezeichnet, die mit lung aufweist, deren eines Wicklungsende in der Ba- ihrem einen Anschlußpol an den Pluspol einer Lastsis des einen und deren anderes Wicklungsende mit Spannungsquelle U_L angeschlossen ist. Mit ihrem der Basis des anderen Transistors verbunden ist, wo- 20 anderen Pol ist die Last 1 parallel jeweils an den KoI-bei die Steuerspannung mittels Widerständen oder Iektor eines Transistors 2 und eines Transistors 3 anDioden entkoppelt an die beiden Wicklungsenden der geschlossen. Eine Drossel 4 mit Mittelanzapfung ist Sekundärwicklung gefuhrt ist. mit ihrer einen Hälfte 4 a mit dem Emitter des Tran-

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sistors 2 und mit ihrer anderen Hälfte 4 b mit dem ist es vorteilhaft, daß in jedem Parallelzweig zwi- 25 Emitter des Transistors 3 verbunden. Die Mittelsehen der Last und dem Kollektor des Transistors anzapfung der Drossel 4 liegt an dem Minuspol der eine Drossel angeordnet ist, wobei der Wickelsinn Lastspannungsquelle. Zwischen dem Pluspol einer der beiden Drosseln entgegengesetzt ist, daß ferner Steuerspannungsquelle U_St und deren mit dem Midie beiden Drosseln eine gemeinsame Sekundärwick- nuspol der Lastspannungsquelle U_L verbundenen Milung mit einer Mittelanzapfung aufweisen, deren eines 30 nuspol ist ein erster ohmscher Widerstand 5 mit einer Wicklungsende mit der Basis des einen und deren Zenerdiode 6 in Reihe geschaltet. An den gemeinanderes Wicklungsende mit der Basis des anderen samen Verbindungspunkt des ohmschen Widerstan-Transistors verbunden und an deren Mittelanzapfung des 5 und der Zenerdiode 6 ist die Basis des Transidie Steuerspannung pelegt ist. stors 2 über einen ersten Basiswiderstand 7 und die

Da in den Drosseln nur eine Spannung induziert 35 Basis des Transistors 3 über einen zweiten Basiswird, wenn eine Durchflutungsänderung auftritt, kann widerstand 8 angeschlossen.

die Stromaufteilung in den Parallelzweigen praktisch Die Schaltungsanordnung arbeitel wie folgt: Reanur während des Zu- und Aufstcuerns der Transisto- giert von den beiden Transistoren 2 und 3, beispielsren erfolgen. In der Regel ist ein solcher Stromaus- weise der Transistor 2 beim gleichzeitigen Auf- oder gleich während des Steuerns der Transistoren ausrei- 40 Zusteuern früher als der Transistor 3, so wird in der chend, da verhindert werden soll, daß beim Zu- und einen Hälfte 4 a der Drossel 4 eine Spannung indu-Abschalten der Last die einzelnen Transistoren unter- ziert, durch die das Potential am Emitter des Transchiedlich stark beansprucht werden. Ist dagegen sistors 2 angehoben wird. Da die Spannung an der auch während der übrigen Einschaltdauer eines Ver- Basis des Transistors 2 durch die Zenerdiode fcstgebrauchers eine gleichmäßige Stromaufteilung in den 45 legt ist, wird der Spannungsunterschied zwischen Parallelzweigen erwünscht, so kann dies dadurch er- Basis und Emitter kleiner und damit auch der im reicht werden, daß in dem Magnetfeld der Drossel Kollektor-Emitter-Kreis fließende Strom. In der ein magnetempfindliches Element als Istwertgeber für anderen Hälfte 4b der Drossel 4 wird eine gleich einen die Transistoren steuernden Regler angeordnet große Spannung mit entgegengesetzer Polarität induist. Ein Stromausgleich in den einzelnen Parallel- 50 ziert. Durch diese Spannung wird das Potential am zweigen während der Einschaltdauer des Verbrau- Emitter des Transistors 3 abgesenkt. Da das Basischere ist auch dadurch möglich, daß die Drosseln von potential dieses Transistors ebenfalls durch die Zencrzwei Parallelzweigen eine gemeinsame Sekundär- diode 6 festgelegt ist, ergibt sich eine Vergrößerung wicklung haben und an diese Sekundärwicklung ein der Spannung zwischen der Basis und dem Emitter Ausgleichsregler angeschlossen ist, dessen Ausgangs- 55 dieses Transistors. Diese größere Spannung zwischen signal den Transistoren in den beiden Parallelzweigen Emitter und Basis des Transistors 3 hat einen grömit umgekehrter Polarität zugeführt ist. Auf diese ßeren Strom im Kollektor-Emitter-Kreis dieses Tran-Weise ist auch während eines statischen Zustandes sistors zur Folge. Auf dieses Weise wird ein Ausnoch ein Stromausgleich zwischen den einzelnen Par- gleich der über die beiden Transistoren 2 und 3 fiieallelzvveigen möglich. 60 ßendcn Ströme erreicht. Bein Abschalten der Last 1.

An Hand eines in der Zeichnung dargestellten Aus- d.h. beim Zusteuern der Transistoren 2 und 3 wird

führungsbeispiels wird der Gegenstand der Erfindung durch clic Drossel 4 ebenfalls eine gleichmäßige

nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt Stromverteilung erzwungen.

Fi g. 1 eine Schaltungsanordnung, bei der zwischen Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 bcsi;.'i

den Emittern der Transistoren zweier Paralielzwcigc 65 eine mit einer Mittelanzapfung versehene Drossel ^:>

eine Drossel mit Mittelanzapfung angeschlossen und eine Sekundärwicklung 10. Das eine Wicklungsende

den Transistoren eine konstante Steuerspannung zu- der Sekundärwicklung 10 ist mit der Basis des Tran-

.w^fiihrt let sistors 2 und das, andere Wicklungsende mit der P:im<

des Transistors 3 verbunden. Zwischen den Basen der beiden Transistoren 2 und 3 ist ein Stcuerwiderstandll mit einer Mittelanzapfung angeschlossen. Die Mittelanzapfung dieses Stcuerwiderstandes 11 ist mit dem Pluspol der Steuerspannungsquelle i/_s, verbunden. Die Wirkungsweise dieser Schaltungsanordnung entspricht im Prinzip der Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach Fig. 1. Die in der Sekundärwicklung 10 induzierte Spannung wird lediglich mit entgegengesetzten Vorzeichen der an der Basis des Transistors 2 bzw. des Transistors 3 anliegenden Steuerspannung überlagert.

Eine Überlagerung zwischen der Steuerspannung und der in der Sekundärwicklung induzierten Spannung einer Drossel erfolgt auch bei der in F i g. 3 dar- is gestellten Schaltungsanordnung. Bei dieser Schaltungsanordnung ist zwischen dem Kollektor der Transistoren 2 und 3 und der Last 1 jeweils eine Drossel 12 bzw. 13 angeordnet. Diese beiden Drosseln sind über einen gemeinsamen Eisenkern miteinander gekoppelt und besitzen eine gemeinsame Sekundärwicklung 14. Die Sekundärwicklung 14 weist eine Mittelanzapfung auf, die mit dem Pluspol der Steuerspannungsquelle U_S: verbunden ist. Die Anordnung der Drosseln zwischen dem Kollektor und der Last ist besonders dann vorteilhaft, wenn mehr als zwei Parallelzweige vorgesehen sind. Da beispielsweise bei drei Parallelzweigen die Basis des im mittleren Parallclzweig angeordneten Transistors mit zwei Sekundärwicklungen verbunden werden muß, würden sich bei einer Anordnung der Drosseln im Emitterkreis Potentialschwicrigkeiien ergeben. Derartige Potcntialschwierigkeiten werden durch die Anordnung der Drosseln im Kollcktorkreis vermieden.

Die in F i g. 4 dargestellte Schaltungsanordnung umcrsciicidi-i siuii von der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 dadurch, daß zwischen den Emittern der Transistoren 2 und 3 eine Drossel 15 angeschlossen ist, die keine Sekundärwicklung aufweist, sondern in deren Magnetkreis ein Ilallgcnerator 16 als magnetfcldempfindliches Element angeordnet ist. Dieser Hallgcnerator 16 dient als Istwertgeber für einen Regler 17. Der Regler 17 besitzt zwei Ausgänge, die inverse Ausgangssignale führen. Der eine Ausgang ist mit der Basis des Transistors 2 und der andere Ausgang mit der Basis des Transistors 3 verbunden. Mit dieser Schaltungsanordnung ist ein Stromausgleich zwischen den beiden Parallelzwcigen nicht nur während des Zu- und Aufstcuerns der Transistoren möglich, sondern auch während der übrigen Einschaltdauer der Lastl. Fließt nämlich während des statischen Zustandes ein ungleicher Strom über die beiden Transistoren 2 und 3, so bildet sich in der Drossel 15 entsprechend der Differenz der beiden Ströme ein Magnetfeld ans. Durch dieses Magnet- feld wird an dem Hallgenerator 16 eine Hallspannung hervorgerufen, durch die der Regler 17 angeregt wird. Der Regler 17 gibt daraufhin ein Ausgangssigna] an die Transistoren 2 und 3, durch das diese Transistoren entgegengesetzt gesteuert und somit die über diese Transistoren fließenden Ströme angeglichen werden.

Ein Ausgleich der Ströme in den Transistoren 2 und 3 im statischen Zustand ist auch mit der in Fig. 5 dargestellten Schaltungsanordnung möglich. Wie in Fig. 2 ist zwischen den Emittern der Transistoren 2 und 3 eine Drossel 18 mit einer Sekundärwicklung 19 angeschlossen. Die beiden Wicklungsenden der Sekundärwicklung 19 sind an die beiden Eingänge eines Ausgleichsregler 20 geführt. Durch einen ohmschen Widerstand 21 und einen Kondensator 22, der zwischen dem einen Eingang und dem Ausgang des Ausgleichsregler 20 liegt, ist dse proportional-integrale Arbeitsweise des Ausgleichsreglers 20 angedeutet. Der Ausgang des Ausgleichsregler 20 ist direkt mit der Basis des Transistors 2 und über eine Umkehrstufe 23 mit der Basis des Transistors 3 verbunden. Durch die Umkehrstufe 23 wird bewirkt, daß der Transistor 3 gegenüber dem Transistor 2 ein invertiertes Steuersignal erhält. Die Steuerspannung U_SI wird wiederum über den Stcuerwiderstand 11 zugeführt.

Beim Zu- oder Aufsteuern der Transistoren 2 und 3 wird bei einer Stromdifferenz in den Parallclzweigen in der Sekundärwicklung 119 eine Spannung induziert. Diese Spannung bewirkt über den Ausgleichsregler 20 einen Stromausgleich in den Transistoren 2 und 3. Am Ende des Zu- bzw. Aufsteuervorganges führen somit beide Transistoren 2 und 3 gleichen Strom. Tritt danach aus irgendeinem Grunde eine Stromverschiebung in den beiden Parallelzwcigen auf, so wird infolge dieser Stromverschiebung wiederum eine Spannung in der Sekundiirwicklung 19 induziert, durch die die beiden Transistoren 2 und 3 über den Ausgleichsregler 20 wiederum so gesteuert werden, daß sich eine gleiche Stromverteilung in beiden Transistoren einstellt.

Mit der beschriebenen Schaltungsanordnung kann auch die Stromverteilung in parallelen Zweigen gesteuert werden, in denen magnetisch miteinander gekoppelte Verbraucher angeordnet sind. Dies ist z. B. bei kollektorlosen Gleichstrommotoren der Fall, bei denen die einzelnen Phasen der Ständerwicklung in mehrere parallele Zweige aufgeteilt sind. Durch die magnetische Verkuppelung der einzelnen Zweige wird bei ungleichem Schaltverhalten der Transistoren, beispielsweise beim Abschalten, dem jeweils zuletzt abschaltenden Transistor der Gesamtstrom aufseprägt. Mit Hilfe der beschriebenen Schaltungsanordnung kann hier eine gleichmäßige Stromverteilung auf alle Transistoren erreicht werden. Da auch bei hohen Schaltfrequenzen der Transistoren die Verlust« in den Drosseln gering sind, kann die Schaltungsanordnung insbesondere für hochtourige kollektorlos« Gleichstrommotoren mit Drehzahlen von 100 00( Umdrehungen pro Minute und mehr verwende werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

durch gekennzeichnet, daß in dem Magnetfeld der Patentansprüche: Drossel (15) ein magnetfeldempfindliches Element (16) als Istwertgeber für einen die Transistoren

1. Schaltungsanordnung mit paralle'geschalte- (2 und 3) steuernden Regler (17) angeordnet ist. ten und durch eine gemeinsame Steuerspannung 5 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dagesteuerten Transistoren, die zum Schalten einer durch gekennzeichnet, daß die Drosseln von zwei das Schaltvermögen eines einzelnen Transistors Parallelzweigen eine gemeinsame Sekundärwickübersteigenden Last dient und bei der zur gleich- lung (19) haben und an diese Sekundärwicklung mäßigen Stromverteilung auf die einzelnen Par- (19) ein Ausgleichsregler (20) angeschlossen ist, allelzweige Drosseln in den Kollektor-Emitter- ic dessen Ausgangssignal den Transistoren (2 und 3) Kreisen der Transistoren angeordnet sind, da- in den beiden Parallezweigen mit umgekehrter durch gekennzeichnet, daß die Drosseln Polarität zugeführt ist.

(4; 9; 12, 13; 15; 118) von jeweils zwei Parallelzweigen entgegengesetzt magnetisiert und miteinander magnetisch gekoppelt sind, wobei bei mehr 15

als zwei Parallelzweigen die Drossel eines ersten
Parallelzweiges mit einer Drossel eines zweiten
Parallelzweiges, eine weitere Drossel des zweiten

Parallzweiges mit einer Drossel in einem dritten Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungs-Parallelzweig und die Drosseln weiterer Parallel- 20 anordnung mit parallelgeschalteten und durch eine zweige nach der gleichen Art miteinander gekop- gemeinsame Steuerspannung gesteuerten Transistopelt sind, daß die infolge einer Differenz zwischen ren. die zum Schalten einer das Schaltvermögen eines den beim Steuern der Transistoren (2, 3) auftre- einzelnen Transistors übersteigenden Last dient und tenden Durchflutungsänderungen in den Drosseln bei der zur gleichmäßigen Stromverteilung auf die (4; 9; 12. 13; 15; 18) induzierte Spannung jeweils 25 einzelnen Parallelzweige Drosseln in den Kollektormit entgegengesetzter Polarität im Sinne eines Emitter-Kreisen der Transistoren angeordnet sind.
Stromausgleichs in den Parallelzweigen an den Eine solche Schaltungsanordnung ist durch die Emitter-Basis-Kreis der in den gleichen Parallel- DT-AS 23 47 934 bekannt. Zur gleichmäßigen Stromzweigen wie die betreffenden Drosseln angeord- aufteilung auf die einzelnen Parallelzweige sind bei neten Transistoren (2, 3) gelegt ist. 30 der bekannten Schaltungsanordnung neben den Dros-

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 mit sein auch noch ohmsche Widerstände in den Parallelzwei Parallelzweigen, dadurch gekennzeichnet, zweigen angeordnet. Durch diese ohmschen Widerdaß eine Drossel (4) mit Mitteltnzapfuiig vorge- stände treten zusätzliche Verluste auf. Ferner wird sehen ist, deren eine Hälfte (4n) an den Emitter durch die Drosseln der Stromanstieg in dem Verdes im einen und der anderen Hälfte (4b) an den 35 braucher beeinflußt. Wird vom Verbraucher her ein Emitter des im anderen Parallezweig liegenden schneller Stromanstieg gefordert, so ist dieser nur Transistors (2 bzw. 3) angeschlossen ist und deren mit einer höheren Spannung zu erreichen. Bei hohen Mittelanzapfung am einen Pol der Lastspannungs- Schaltfrequenzen erhöhen sich außerdem die Verluste quelle (U_L) liegt und daß den Basen der beiden in Drosseln.

Transistoren (2. 3) eine konstante Steuerspannung 40 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

(U_SI) zugeführt ist. Schaltungsanordnung anzugeben, bei der die zur

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 mit gleichmäßigen Stromverteilung vorgesehenen Droszwei Parallelzweigen, dadurch gekennzeichnet, sein den Stromanstieg nur unwesentlich beeinflussen daß eine Drossel (9) mit Mittelanzapfung zwi- und die Verluste in den Drosseln bei hohen Schaltschen den Emittern der beiden Transistoren (2 45 frequenzen möglichst klein gehalten werden.

und 3) angeschlossen ist und diese Drossel (9) Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt bei einer

eine Sekundärwicklung (10) aufweist, deren eines Schaltungsanordnung der eingangs beschriebenen Art

Wicklungsende mit der Basis des einen und deren nach der Erfindung dadurch, daß die Drosseln von

anderes Wicklungsende mit der Basis des anderen jeweils zwei Parallelzweigen entgegengesetz! magneti-

Transistors (2 bzw. 3) verbunden ist, wobei die 50 siert und miteinander magnetisch gekoppelt sind, wo-

Stciicrspanniing (U_Sl) mittels Widerständen oder bei bei mehr als zwei Parallelzweigen die Drossel

Dioden entkoppelt an die beiden Wicklungsenden eines ersten Parallelzweiges mit einer Drossel eines

der Sekundärwicklung (19) geführt ist. zweiten Parallezweiges, eine weitere Drossel des

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 mit zweiten Parallelzweiges mit einer Drossel in einem zwei Parallelzweigen, dadurch gekennzeichnet, 55 dritten Parallelzweig und die Drosseln weiterer Pardaß in jedem Parallclzweig zwischen der Last (1) allelzweige nach der gleichen Art miteinander gekop- und dem Kollektor des Transistors (2 bzw. 3) pelt «ind, daß die infolge einer Differenz zwischen eine Drossel (12 bzw. 13) angeordnet ist, wobei den beim Steuern der Transistoren auftretenden der Wickelsinn der beiden Drosseln (12, 13) ent- Durchflutungsänderungen in den Drosseln induzierte gegengesetzt ist, daß ferner die beiden Drosseln 60 Spannung jeweils mit entgegengesetzter Polarität im (12, 13) eine gemeinsame Sekundärwicklung (14) Sinne eines Stromausgleichs in den Parallelzweigen mit einer Mintlelanzapfung aufweisen, deren eines an den Emitlci-Basis-Kreis der in den gleichen Par-Wickiur.iisende mit der Basis des einen und derer. aüclzvveigen wie die betreffenden Drosseln angt'nrdandercs Wicklungsende mit der Basis des anderen neten Transistoren gelegt ist.

Transistors (2 bzw. 3) verbunden und an deren 65 Durch die entgegengesetzte Magnetisierung der

Mittelanzapfung die Steuerspannung (U _Sl) gelegt miteinander magnetisch gekoppelten Drosseln wird

ist. der Einfluß auf den Stromanstieg klein gehalten.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1. da- Außerdem sind die Verluste nur der Durchllulungs-