DE2624566A1

DE2624566A1 - Transistorinverter

Info

Publication number: DE2624566A1
Application number: DE19762624566
Authority: DE
Inventors: Tadao Suzuki; Shigeaki Wachi; Tadao Yoshida
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1975-06-06
Filing date: 1976-06-01
Publication date: 1976-12-23
Also published as: NL189892B; JPS51143832A; GB1532472A; NL7606185A; AU503946B2; US4031454A; NL189892C; DE2624566C2; AU1453976A; JPS5758870B2; FR2313799A1; CA1058702A; FR2313799B1

Description

Tt 3654

SONY CORPORATION Tokyo / Japan

Transistorinverter

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Transistorinverter und insbesondere auf einen mit einem steuerbaren Stromrückkopplungsanteil.

Bekannte Transistorinverter haben den grundsätzlichen Schaltungsaufbau, wie er in der US-PS 2 783 384 beschrieben ist. Bei solch einem bekannten Transistorinverter werden zwei Schalttransistoren durch einen sättigbaren Transformator schwingungsmäßig gesteuert, um ein Hüllkurvenimpulssignal zu erzeugen, und eine Ausgangsgleichspannung wird durch Gleichrichten des Impulssignals erzeugt.

Um bei dem bekannten Transistorinverter die Schwingung der Schalltransistoren zu stabilisieren, ist eine Stromrückkopplungswicklung vorgesehen, um einen Teil des Ausgangsstroms der Transistoren positiv rückzukoppeln.

Obwohl der Transistorinverter mit der Stromrückkopplungswicklung schwingungsmäßig stabilisiert ist, wird der Stromrückkopplungsanteil zu groß, wenn nur eine Strom-

6 0 9 R 52/0676

'ν*

rückkopplungswicklung vorgesehen wird. Daher wird die Schaltgeschwindigkeit seiner Transistoren verringert und sein Wirkungsgrad verschlechtert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Transistorinverter zu schaffen, der von den Nachteilen des Standes der Technik frei ist, der einen Kreis zur Steuerung des Stromrückkopplungsanteils und einen Stromrückkopplungstransformator hat.

Durch die Erfindung wird ein Transistorinverter geschaffen, bestehend aus einer Gleichspannungsquelle mit einem ersten, zweiten und dritten Anschluß, einem Ausgangstransformator mit Primär- und Sekundärwicklung und einem ersten und zweiten Transistor mit Basis, Emitter und Kollektor, deren Kollektoren und Emitter über die Primärwicklung des Ausgangstransformators zwischen den ersten und zweiten und zwischen dem zweiten und dritten Anschluß der Gleichspannungsquelle geschaltet sind. Es ist auch ein Eingangstransformator mit einer Spannungsruckkopplungswicklung, zwei SpannungsSteuerwicklungen und einem sättigbaren Kern vorgesehen. Ein Kreis zur Übertragung der Spannung über der Primärwicklung des Ausgangstransfοrmators zu der Spannungsruckkopplungswicklung und zur Verbindung jeder SpannungsSteuerwicklung des Eingangstransformators mit der Basis und dem Emitter des ersten und zweiten Transistors ist ebenfalls vorgesehen. Ein Gleichspannungsausgangskreis ist mit der Sekundärwicklung des Ausgangstransformators verbunden. Ein Kreis zur Rückkopplung eines Teils des Primärstroms, der durch die Primärwicklung des Ausgangstransformators fließt, zu dem Eingangstransformator ist vorgesehen, der eine Einrichtung enthält, um den Stromrückkopplungsanteil zu ändern.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 und 2 beispielsweise erläutert. Es zeigt.

609852/0676

Figur 1 ein Schaltbild eines bekannten Transistorinverters und

Figur 2 ein Schaltbild einer Ausführungsform des Transistorinverters der Erfindung.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird zunächst ein bekannter Transistorinverter anhand der Fig. 1 beschrieben.

In Fig. 1 bezeichnet 1 eine Wechselspannungsquelle. Die Eingangswechselspannung der Wechselspannungsquelle 1 wird einem Gleichrichterkreis 2 zugeführt und das gleichgerichtete Ausgangssignal des Gleichrichterkreises 2 wird zu einer Reihenschaltung aus Kondensatoren 11 und 12 übertragen. Eine Reihenschaltung zwischen dem Kollektor eines ersten NPN-Transistors 21 und dem Emitter eines zweiten NPN-Transistors 22 ist parallel zu der Reihenschaltung der Kondensatoren 11 und 12 geschaltet. Ein Schwingunqstransformator 30 mit einem sättigbaren Kern hat Spannungssteuerwicklungen 31 und 32, die zwischen den Emitter und die Basis der Transistoren 21 und 22 geschaltet sind. Der Emitter des Transistors 21 und der Kollektor des Transistors 22 sind mit dem Verbindungspunkt zwischen den Kondensatoren 11 und 12 über eine Stromrückkopplungswicklung 33 des Transformators 30 und eine Eingangswicklung 41 eines Leistungsquellentransformators 40 verbunden. Eine Spannungsdetektorwicklung 43 des Transformators 40 ist über einen Widerstand 3 mit einer Spanungsrückkopplungswicklung 34 des Transformators 30 verbunden, und eine Ausgangswicklung 42 des Transformators 40 ist mit einem Gleichrichterkreis 40 wie einer Dioden-brücke verbunden, die mit einem Glättungskreis 5 wie einem LC-Filter verbunden ist. Ausgangsanschlüsse 6 sind von dem Glättungskreis 5 herausgeführt. In Fig. 1 bezeichnet 35 den sättigbaren Kern des Transformators

Wenn bei dem beschriebenen bekannten Transistorinverter die Transistoren 21 und 22 abwechselnd ein- und ausge-

609852/0676

schaltet werden, wird der Eingangswicklung 41 des Transformators ein Wechselstrom zugeführt. Eine gewünschte Gleichspannung kann an die Ausgangsanschlüsse 6 abgegeben werden. Dabei fließt der Wechselstrom,der durch die Eingangswicklung 41 des Transformators 40 fließt, durch die Stromrückkopplungswicklung 33 des Transformators 30, um die Stromrückkopplung durchzuführen und ein Wechselstrom, der in der Wicklung 43 induziert wird, wird der Wicklung 34 des Transformators 30 zugeführt, um die Spannungsrückkopplung zu erreichen, so daß die Ein- und Ausschaltzustände der Transistoren 21 und 22 wiederholt werden.

Wenn bei dem zuvor beschriebenen Transistorinverter die Schwingungsfrequenz hoch gewählt wird, kann der Leistungsquellentransformator 40 kompakt und leicht ausgebildet und daher kann der gesamte Inverter kompakt und leicht gemacht werden.

Es ist bekannt, daß ein Leistungsquellentransformator für einen Hauptverstärker in einem Audiogerät sehr groß ist und daher eine Beschränkung hinsichtlich der Größe und des Aufbaus des Hauptverstärkers und seiner Anordnung und der Anordnung seiner zugehörigen Teile notwendig ist.

Da jedoch der zuvor beschriebene Inverter hinsichtlich Größe und Form kompakt ist, kann er frei gestaltet werden und es ist keine Einschränkung hinsichtlich Größe und Aufbau des Hauptverstärkers notwendig, in dem der vorherige Inverter verwendet wird. Auch ist keine Einschränkung bei der Anordnung seiner zugehörigen Teile notwendig.

Die Schwingungsfrequenz f des vorherigen Inverters wird wie folgt ausgedrückt:

^VBE
^{f =} 4SNiBs ' *· ⁽¹

609852/0676

6' 262456S

wobei V die Basis-Emitter-Spannung der Transistoren 21 und 22, S die Querschnittsfläche des Kerns 35 des Transformators 30, Ni die Windungsanzahl der Wicklungen 31 und 32, und Bs die Sättigungsflußdichte des Kerns 35 des Transformators 30 ist.

Wenn die Schwingungsfrequenz f zu f = 20 KHz gewählt wird, wird, da V₀₁₇ = 0,6 V und B = 3000, wenn die Querschnitts-

DIi S «

fläche S in einem möglichen Bereich (von etwa 10 mm ) gewählt wird, die Windungszahl Ni der Wicklungen 31 und 32 in der Größenordnung von 3.

Die Windungszahl Nc der Stromrückkopplungswicklung 33 des Transformators 30 muß so gewählt werden, daß sie die folgende Gleichung erfüllt:

Nc = Ni/h_fe ... (2)

in der h_f der Stromverstärkungsfaktor jedes Transistors

21 und 22 ist.

Da der Faktor h_f der Transistoren 21 und 22 etwa 10 ist, wird die Windungszahl Nc der Wicklung 33 des Transformators 30 0,3.

Da es jedoch nicht möglich ist, die Wicklung 33 mit einer Windungszahl von 0,3 zu wickeln, wird die Wicklung 33 mit einem ganzzahligen Vielfachen von Windungen größer als 1 gewickelt. Wenn die Wicklung 33 mit mehr Windungen als der erforderlichen Windungszahl gewickelt wird, wird der Anteil der Stromrückkopplung, die über die Wicklung 33 stattfindet, zu groß, was dazu führt, daß der Basisstrom der Transistoren 21 und 22 ebenfalls zu groß wird. Wenn der Basisstrom der Transistoren 21 und 22 zu groß wird, werden die Schalteigenschaften der Transistoren 21 und

22 infolge ihres Speichereffekts schlechter.Daher werden beim Ein- und Ausschalten der Transistoren 21 und 22 beide

609852/0676

gleichzeitig eingeschaltet und verursachen einen Leistungsverlust. Wenn der Basisstrom der Transistoren 21 und groß ist, wird auch ihre Basis-Emitter-Spannung V _ groß. Daher wird, wie aus der Gleichung (1) ersichtlich ist, die Schwingungsfrequenz f geändert bzw. erhöht.

Anhand der Fig. 2 wird nun ein Transistorinverter gemäß der Erfindung beschrieben, der von dem obigen Nachteil des Standes der Technik frei ist. In Fig. 2 bezeichnen die gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 die gleichen Elemente, die deshalb nicht beschrieben werden.

Um den Nachteil des Standes der Technik zu vermeiden, ist bei dem Transistorinverter der Erfindung ein Transformator 50 vorgesehen, wie Fig. 2 zeigt, über den der Wechselstrom, der in der Eingangswicklung 41 des Transformators 40 fließt, der Stromrückkopplungswicklung 33 des Transformators 30 zugeführt wird. Dies bedeutet, daß die Eingangswicklung 51 des Transformators 50 zwischen die Wicklung 41 des Transformators 40 und den Verbindungspunkt der Transistoren 21 und 22 geschaltet und die Ausgangswicklung 52 des Transformators 50 mit der Stromrückkopplungswicklung 33 des Transformators 30 verbunden ist.

Wenn die Windungszahl der Eingangs- und Ausgangswicklungen 51 und 52 des Transformators 50 Na und Nb ist, kann die obige Gleichung (2) wie folgt ausgedrückt werden:

^hfe ^Na

Wenn das Verhältnis Nb/Na geeignet gewählt wird, kann verhindert werden, daß der Anteil des RückkopplungsStroms durch die Wicklung 33 des Transformators 30 selbst dann zu groß wird, wenn die Windungszahl Nc der Wicklung 33 eine ganze Zahl ist. Wenn z.B. die Werte von V₇,-,, Bs usw. in der zuvor erwähnten Weise gewählt werden, kann die Gleichung (3) durch Wahl von Na = 1 und Nb = 3 erfüllt

609852/0676

werden, selbst wenn Nc = 1, so daß verhindert werden kann, daß der Stromrückkopplungsanteil zu groß wird.

Da die richtige Stromrückkopplung durchgeführt werden kann, wird vermieden, daß der Basisstrom der Transistoren 21 und 22 zu groß wird, und daher besteht keine Gefahr, daß irgendein Leistungsverlust verursacht und die Schwingunasfrequenz f geändert wird. Der Transformator 50, der einfach im Aufbau ist, genügt, um die obige Wirkung zu erreichen und der Transistorinverter der Erfindung kann leicht und billig hergestellt werden.

609852/0676

Claims

Ansprüche

1. jTransistorinverter, bestehend aus einer Gleichspannungsquelle mit einem ersten, zweiten und dritten Anschluß, einem Ausgangstransformator mit Primär- und Sekundärwicklung, einem ersten und zweiten Transistor mit Basis, Emitter und Kollektor, wobei jeweils der Kollektor und der Emitter des ersten und zweiten Transistors über die Primärwicklung des Ausgangstransistors zwischen den ersten und zweiten und zwischen den zweiten und dritten Anschluß der Gleichspannungsquelle geschaltet sind, einem Eingangstransformator mit einer Rückkopplungswicklung, zwei SpannungsSteuerwicklungen und einem sättigbaren Kern, einer Einrichtung, um die Spannung über der Primärwicklung des Ausgangstransformators zu der Spannungsrückkopplungswicklung zu übertragen und jede Spannungssteuerwicklung des Eingangstransformators zwischen die Basis und den Emitter des ersten und zweiten Transistors zu schalten, und eine Gleichspannungsausgangsschaltung, die mit der Sekundärwicklung des Ausgangstransformators verbunden ist, gekennzeichnet durch eine Rückkopplungsschaltung, um einen Teil des Primärstroms, der durch die Primärwicklung des Ausgangstransformators fließt, zu dem Eingangstransformator rückzukoppeln, und die eine Einrichtung zur Änderung des Anteils des Rückkopplungsstroms enthält.

2. Inverter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplungsschaltung aus einem Transformator mit Primär-, Sekundär- und Stromrückkopplungswicklung besteht, dessen Primärwicklung in Reihe zu der Primärwicklung des Ausgangstransformators geschaltet ist, dessen Sekundär- und Stromrückkopplungswicklungen einen geschlossenen Kreis bilden, und dessen Stromrückkopplungswicklung mit dem sättigbaren Kern des Eingangstransformators magnetisch gekoppelt ist.

609852/0676

3. Transistor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wicklungsverhältnis der Primärwicklung Na und der Sekundärwicklung Nb, der Stromrückkopplungswicklung Nc des zusätzlichen Transformators und der Spannungssteuerwicklung Ni des Eingangstransformators durch die folgende Gleichung bestimmt sind:

Nc = ^Ni . ^

^hfe

wobei hj. der Stromverstärkungsfaktor des ersten und zweiten Transistors ist.

4. Inverter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Transistor NPN-Transistoren sind.

5. Inverter nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Spannungsdetektorwicklung an der Sekundärseite des Ausgangstranformators, die mit der Spannungsrückkopplungswicklung einen geschlossenen Kreis bildet.

6. Inverter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der geschlossene Kreis einen Widerstand enthält.

7. Inverter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichspannungsausgangsschaltung aus einer Diodenbrückemit einem ersten bis vierten Verbindungspunkt besteht, deren erster und zweiter Verbindungspunkt mit der Sekundärwicklung des Ausgangstransformators verbunden ist, und daß ein LC-Filter zwischen den dritten und vierten Spannungspunkt geschaltet ist und Gleichspannungsausgangsanschlüsse mit dem Kondensator des LC-Filters verbunden sind.

8. Transistorinverter, bestehend aus einer Gleichspannungsquelle mit einem ersten, zweiten und dritten Anschluß, einem Ausgangstransformator mit Primär- und Sekundärwicklung, einem ersten und zweiten Transistor mit Basis, Emitter und Kollektor, deren Kollektoren und Emitter über

609852/0676

die Primärwicklung des Ausgangstransfοrmators zwischen den ersten und zweiten und zwischen den zweiten und dritten Anschluß der Gleichspannungsquelle geschaltet sind, einem Eingangstransformator mit einer Spannungsund einer Stromrückkopplungswicklung, zwei Spannungssteuerwicklungen und einem sättigbaren Kern, einer Einrichtung zur Übertragung der Spannung über der Primärwicklung des Ausgangstransformators zu der Spannungsrückkopplungswicklung und zur Verbindung der Spannungssteuerwicklungen des Eingangstransformators mit der Basis und dem Emitter des ersten und zweiten Transistors, und einer Gleichspannungsausgangsschaltung, die mit der Sekundärwicklung des Ausgangstransformators verbunden ist, gekennzeichnet durch einen Rückkopplungstransformator mit einer ersten und zweiten Wicklung zur Rückkopplung eines Teils des Primärstroms, der durch die Primärwicklung des Ausgangstransfοrmators fließt, zu dem Eingangstransformator, wobei die erste Wicklung mit der Stromrückkopplungswicklung und die zweite Wicklung mit der Primärwicklung des Ausgangstransformators verbunden ist, so daß das Übersetzungsverhältnis des Transformators die zweckmäßige Einstellung der Stromrückkopplung zur schnelleren Schaltung des ersten und zweiten Transistors ermöglicht.

609852/0676