DE2644507A1 - Verfahren zur aussteuerung eines im saettigungszustand betriebenen transistors und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zur aussteuerung eines im saettigungszustand betriebenen transistors und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

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DE2644507A1 DE19762644507 DE2644507A DE2644507A1 DE 2644507 A1 DE2644507 A1 DE 2644507A1 DE 19762644507 DE19762644507 DE 19762644507 DE 2644507 A DE2644507 A DE 2644507A DE 2644507 A1 DE2644507 A1 DE 2644507A1
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Description

SIEMENS AKTIENGESELLEHAFT J Unser Berlin und München VPA
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a 0 j 4 Q
Verfahren zur Aussteuerung eines im Sättigungszustand betriebenen Transistors und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aussteuerung wenigstens eines im Sättigungszustand betriebenen Transistors, dessen Basis im stromführenden Zustand mit einer Steuerspannung und im gesperrten Zustand mit einer Sperrspannung beaufschlagt ist, wobei zum Abschalten des Transistors von der Steuerspannung auf die Sperrspannung umgeschaltet wird und eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens mit einer Treiberstufe, die der Basis des Transistors vorgeschaltet und in der mit einem Umschalter von einer Steuerspannung auf eine Sperrspannung umzuschalten ist.
Leistungstransistoren werden, beispielsweise wenn sie im Schaltbetrieb angesteuert werden, häufig im Sättigungszustand betrieben. Kennzeichen dieses Sättigungszustandes bzw. des übersteuerten Zustandes des Transistors ist daß die "Kollektordiode" des Transistors in Durchlaßrichtung gepolt ist. Dies hat zur Folge, daß die Ladungsträgerdichte auch am kollektorseitigen Rand der Basiszone angehoben ist und daß die Zahl der in der Basis gespeicherten Ladungsträger bedeutend höher ist als im ungesättigten Transistor.
Beim Ausschalten des Transistors müssen diese überzähligen Ladungsträger zuerst abfließen. Der Kollektorstrom bleibt daher
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auf unveränderter Höhe, bis die Ladungsträgerdichte an der Kollektorsperrschicht so weit gesunken ist, daß die Kollektordiode wieder gesperrt wird. Erst nach einer Zeitspanne, die man als Speicherzeit bezeichnet, setzt ein Rückgang des Kollektorstroms ein, der sich nun schnell seinem statischen Reststrom nähert. Dies bedeutet, daß das Ausschalten eines im Sättigungszustand betriebenen Transistors verzögert wird.
Handelsüblich ist eine Schaltung zur Aussteuerung eines im Sättigungsbetrieb betriebenen Leistungstransistors, bei der der Basis des Leistungstransistors über einen Widerstand ein Transistor einer Treiberstufe vorgeschaltet ist und die Basis des Leistungstransistors über einen weiteren Widerstand mit einer Klemme verbunden ist, an der Sperrspannung liegt. Der Leistungstransistor wird bei dieser Schaltung leitend und führt den Laststrom, wenn der Transistor der Treiberstufe angesteuert ist. Wird zum Abschalten des Leistungstransistors der Transistor der Treiberstufe gesperrt, so wird über die Klemme Sperrspannung an die Basis des Leistungstransistors gelegt. Es fließt nun ein negativer Basisstrom aus dem Leistungstransistor, wodurch dieser zuerst entsättigt und dann abgeschaltet wird. Um eine schnelle und verlustarme Abschaltung zu erzielen, muß der Widerstand niederohmig sein, über den die Basis mit der Klemme verbunden ist, an der Sperrspannung liegt. Dies hat zur Folge, daß ein großer Teil des über den Transistor der Treiberstufe fließenden Steuerstroms zur Klemme abfließt, an der Sperrspannung liegt. Dadurch erhöht sich die benötigte Steuerleistung um ein Mehrfaches.
Handelsüblich ist auch eine Schaltung zur Ansteuerung eines im Sättigungszustand betriebenen Leistungstransistors, bei der die Basis des Leistungstransistors einerseits über einen Widerstand mit einer Klemme verbunden ist, an der die Steuerspannung liegt und andererseits über die Kollektor-Emitter-Strecke eines weiteren Transistors mit einer Klemme verbunden ist, an der die Sperrspannung liegt. Dieser weitere Transistor wird als Abschalt- oder Ausräumtransistor bezeichnet. Bei
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dieser Schaltung wird der Leistungstransistor leitend und führt den. Laststrom.2 wenn der Abschalttransistor gesperrt ist. Der Basisstrom, fließt über den Widerstand, mit dem die Basis des Leistungstransistors mit der Klemme verbunden ist, an der die Steuerspannung liegt. Zum Abschalten, des Leistungstransistors wird der Abschalttransistor ausgesteuert und damit die Sperrspannung an die Basis des Leistungstransistors gelegt» Damit fließt ein negativer Strom aus der Basis des Leistungstransistors, wodurch, dieser zuerst entsättigt und dann abgeschaltet wird» Der Abschalttransistor führt während der EntsSttigungs- und Abschaltphase des Leistungstransistors einen Strom» zu dem sich der negative Basisstrom und der über den Widerstand fließende Strom addierenff über den die Basis des Leistungstransistors mit der Klemme verbunden ist^ an der die Steuerspannung liegt. Bei dieser Schaltung muß der Abschalttransistor so dimensioniert und angesteuert werden, daß er den negativen Basisstrom führen kann, der nun. um ein mehrfaches größer sein kann als der positive Basisstrom. Außerdem wird während der gesamten Sperrzeit des Leistungstransistors minötig Steuerleistung verbraucht, da der Abschalttransistor ausgesteuert bleibt und somit Strom Über den vorgeschalteten Widerstand fließt.
Handelsüblich ist auch ein Verfahren und eine Yorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der eingangs genannten Art, bei der als Umschalter zur Umschaltung von einer Steuer- auf eine Sperrspannung in der Treiberstufe eine Gegentaktsohaltung mit Transistoren angeordnet ist» die zum Anlegen der Steuer- oder Sperrspannung im Gegentakt ausgesteuert bzw« gesperrt werden. Bei dieser Schaltung wird der Leistungstransistor durchlässig und führt den Last st rom, \tenn der entsprechende Transistor der Gegentaktschaltung durchlässig und der andere gesperrt ist. Zum Abschalten wird der leitende Transistor der Gegentaktschaltung gesperrt und der bisher gesperrte Transistor angesteuert und letzterer führt den negativen Basisstram während der Entsätti- - und Abschaltphase.
Diese Schaltung besitzt den Vorteil, daß Steuerstrom nur während der Leitphase fließt und daher SteuerLeistung nicht unnötig
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verbraucht wird. Nachteilig ist Jedoch, daß der zum Abschalten ausgesteuerte Transistor- der Gegentaktschaltung den negativen Basisstrom während der gesamten Speicherzeit des Transistors führt, und dementsprechend ausgesteuert und dimensioniert sein muß. Außerdem kann es für eine definierte Abschaltung des Leistungstransistors erforderlich sein, daß der negative Basisstroai mit einem definierten di/dt ansteigt, womit ein weiterer Schaltungsaufwand verbunden ist.
Es besteht die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß das Abschalten des Transistors verlustarm, steuerleistungssparend und in einer definierten Zeitspanne erfolgt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zum Abschalten die Basis des Transistors für eine vorgegebene, von der Speicherzeit des Transistors abhängige Entsättigungszeitspanne mit einer Spannung beaufschlagt ist, bei der der Basisstrom des Transistors etwa dem Wert Mull entspricht und daß erst nach Ablauf der Entsättigungszeitspanne auf die Sperrspannung umgeschaltet wird. Während der Sntsättigungszeitspanne kann zur Spannungssteuerung an die Basis des Transistors eine Spannung gelegt sein, die etwa der Sperrspannung entspricht.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zum Abschalten des Transistors nicht sofort die an der Basis liegende Steuerspannung unmittelbar auf die Sperrspannung umgeschaltet, sondern es ist zwischen das Abschalten der Steuer- und das Zuschalten der Sperrspannung eine Entsättigungszeitspanne gefügt, die durch einen Basisstrom gekennzeichnet ist, der in der Größenordnung von Null liegt. Während dieser Entsättigungszeitspanne fließt der Kcllektorstrom des Transistors ungehindert wegen der im Transistor vorhandenen Speicherladung weiter. Dabei entsättigt sich der Transistor von selbst, da von der Basis her kein Steuerstrom mehr fließt. Die während des Entsättigungszeitraums in dem Transistor auftretenden Verluste unterscheiden sich
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praktisch nicht von den Verlusten, die während des Durchlaßzustands bei positivem Basisstrom im Transistor auftreten. Nach Abschluß des Entsättigungszeitraums, dessen Länge von der Speicherzeit des Transistors abhängig ist, wird Sperrspannung an die Basis des Transistors gelegt und es beginnt ein negativer Basisstrom ge^en die Sperrspannung zu fließen« Da der Transistor bereits während 'des Entsättigungszeitraums entweder völlig oder zumindest weitgehend entsättigt wurde, ist der negative Basisstrom der nun fließt, viel kleiner und die Abschaltdauer merklich kürzer als bei den bekannten Ansteuerverfahren. Daraus resultiert, daß die Abfallzeit des Kollektorstroms kürzer und damit die Abschaltverluste kleiner werden als bei den bekannten Verfahren. Außerden können Transistoren einer eventuell vorgesehenen Treiberstufe für einen kleineren Strom dimensioniert werden und ihre Ansteuerung kann leistungsmäßig geringer sein. Schließlich wird die gesamte Steuerleistung verringert, da Steuerstrom nur während des Durchlaßzustandes des Transistors fließt. Dies ist besonders für einen Schaltbetrieb bei höheren Frequenzen interessant, bei dem die Entsättigungsphase im Verhältnis zur Leitphase des Transistors nicht mehr vernachlässigbar ist. Anzumerken ist noch, daß in der Zusammenschaltung mehrerer Leistungstransistoren z.B. in Gegentaktschaltungen, in denen die verschiedenen Speicherzeiten der abzuschaltenden Transistoren zu Sättigungserscheinungen in Transformatoren führen würden, durch das erfindungsgemäße Ansteuerverfahren eine bessere Symmetrie der Spannungszeitflächen zu erreichen ist.
Zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer bekannten Ansteuerung, bei der der Basis des Transistors eine Treiberstufe vorgeschaltet ist, die Transistoren in Gegentaktschaltung aufweist, die zum Anlegen der Steuer- oder Sperrspannung in Gegentakt ausgesteuert bzw. gesperrt werden, sind vorzugsweise während der EntsättigungsZeitspanne alle Transistoren der Gegentaktschaltung gesperrt. Bei der bekannten Vorrichtung werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Steuertransistoren der Treiberstufe nicht mehr im Gegentakt betrieben, sondern es wird eine Zeitspanne zwischen die Umschaltung eingefügt, in der sämt-
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liehe Transistoren der Gegentaktschaltung gesperrt sind. Damit ist mit der bekannten Vorrichtung eine besonders einfache Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich. Weiterhin zeigt diese Ausführungsform, daß zumindest der Transistor, der Gegentaktschaltung, der zum Abschalten des Leistungstransistors ausgesteuert wird, für einen kleineren Strom dimensioniert werden kann und seine Ansteuerung leistungsmäßig wesentlich geringer ist, als bei der nach dem bekannten Verfahren arbeitenden bekannten Vorrichtung.
Bei der eingangs genannten Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorzugsweise der Umschalter über einen Kondensator mit der Basis des Transistors verbunden. Dieser Kondensator wird während des Durchlaßzustandes des Transistors so aufgeladen, daß sein mit der Basis des Transistors verbundener Belag etwa die Basisspannung des Transistors besitzt. Wird über den Umschalter Sperrspannung angelegt, dann wird mit dem Kondensator der Basis eine Spannung eingeprägt, die um den Betrag der Kondensatorspannung negativer als die Sperrspannung ist. Damit wird die Abfallzeit des Kollektorstroraes bei fließendem negativen Basisstrom weiter verkürzt. Der Kondensator bringt insbesondere Vorteile, wenn als Sperrspannung keine negative Spannung zur Verfügung steht.
Bei der bevorzugten Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Basis des Transistors weiterhin über einen hochohmigen Widerstand mit einer Klemme verbunden sein, an der die Sperrspannung liegt. Mit dieser Ausführungsform wird während der Entsättigungszeitspanne in einfacher Weise eine definierte Spannung an der Basis des Transistors erhalten. Dabei kann mit einer entsprechenden Wahl des Widerstandswertes des Widerstandes erreicht werden, daß der Basisstrom praktisch Null bleibt. Weiterhin läßt sich allerdings durch eine entsprechende Einstellung des Widerstandswertes auch bereits während der Entsättigungszeitspanne ein negativer Basisstrom über diesen Widerstand erzeugen, mit dem die Entsättigungszeitspanne und damit die Abschaltdauer des Transistors weiter verkürzt werden kann. Dabei ist bei der Wahl des Widerstandswertes zu berücksichtigen,
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daß aucii während des Burehlaßzustandes des Transistors ein Anteil des Steuerstromes über diesen Widerstand fließt.
Bei einer eingangs genannten Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens? bei der der Transistor durch eine Darlington- Schaltung ersetzt ist, die aus einem Endtransistor und einem Treibertransistor aufgebaut ist* ist vorzugsweise die Basis des Endtransistors mit der Basis des Treibertransistors über eine Diode verbunden, die in Durchlaßrichtung der Emitter-Kollektor-Strecke des Treibertransistors gepolt ist. Diese Diode kann ein® Schottky-Diode sein. Mit dieser Diode erhält man eine Verkürzung der Zeit, die der Endtransistor zu seiner Entsättlgung benötigt. Diese EntSättigung findet dabei nicht nur während der Entsättigungszeitspanne, sondern auch anschließend über diese Diode nach Anlegen der Sperrspannung statt. Es ist hier anzuführen, daß die oben erwähnten Schaltungsvarianten mit Kondensator und hochohmigem Widerstand bei der Ansteuerung einer Darlington-Schaltung ebenfalls benutzt werden können, wobei man die oben geschilderten Vorteile erhält.
Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren und Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens beispielhaft anhand der Figuren 1 bis 3 näher erläutert. In den Figuren sind unterschiedliche Ausführungsbeispiele gezeigt. Dabei sind identische Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Figur 1 zeigt schematisch das Schaltbild einer bereits eingangs beschriebenen bekannten Vorrichtung zur Ansteuerung eines im Sättigungszustand betriebenen Transistors 1, der als Schalttransistor beispielsweise in Netzgeräten eingesetzt werden kann. Der Kollektor des Transistors 1 ist über einen Lastwiderstand 2 mit der Klemme 5 verbunden, an der positive Spannung liegt. Dem Emitter des Transistors 1 ist die Klemme 4 nachgeschaltet, an der im Ausführungsbeispiel Bezugsspannung liegt. Der Basis des Transistors 1 ist eine Treiberstufe 5 vorgeschaltet, die Transistoren 6 und 7 in Gegentaktschaltung besitzt. Zur Gegen-
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taktschaltung ist der Emitter des Transistors 6 mit einer Klemme 8 verbunden, an der die positive Steuerspannung ansteht. Der Kollektor des Transistors 6 ist über den Widerstand 9 mit dem Kollektor des Transistors 7 verbunden, und dem Emitter des Transistors 7 ist die Klemme 10 nachgeschaltet, an der die Sperrspannung liegt, die negativ sein kann. Im Ausführungsbeispiel ist die Sperrspannung ebenfalls die Bezugsspannung. Am Verbindungspunkt 11 zwischen Widerstand 9 und Transistor ist die Basis des Transistors". 1 angeschlossen. Die Basis des Transistors 6 ist über einen Widerstand 12 und die Basis des Transistors 7 über einen Widerstand 13 mit je einer Steuerspannung beaufschlagt, die an den Klemmen 14 oder 15 liegt.. Das bekannte Verfahren, mit dem die beschriebene Vorrichtung betrieben wird, ist mit seinen Nachteilen bereits eingangs ausführlich gewürdigt worden.
Das ©rflndungsgemäße Verfahren sum Betrieb einer Vorrichtung nach Figur 1 wird anhand der Diagramme der Figur 2 näher erläutert g in dem dis an den Klemmen 14 und 15 anstehenden Steuerspa&KEungen U^ und ^ = » der Kollektor strom 1^1 des Transistors i, die Koliektor-lfflltter-Spsffiiimg ^QEi öes Transis*ors 1 und der Basisstrom Ig1 des Transistors 1 über der Zeit t aufgetragen sind» Liegt an der Klemme 14 eine positive Spannung, so führt der Transistor 6 den Steuerstrom für den Transistor 1, der sich dann stromführend im Sättigungszustand befindet. Zur Abschaltung des Transistors 1 wird nun nicht wie beim bekannten Verfahren der Transistor 7 angesteuert, sondern es bleiben für eine Ze±ts>inne A t beide Transistoren β und 7 der Treiberstufe 5 gesperrt. Damit fließt praktisch kein Basisstrom IB1 mehr in die Basis des Transistors 1„ Der Leistungstransistor 1 führt jedoch wegen seiner Speicherladung auch während des Entsättigungszeitraumes Δ t den Laststrom 1™ ohne daß sich die Durchlaßspannung bemerkenswert erhöht. Dabei wird der Transistor 1 während der Entsättigungszeitspanne ^ t ohne zusätzliche Verluste von selbst entsättigt. Mit Ende des Entsättigungszeitraumes Λ t wird der Transistor 7 mit der Steuerspannung U1C angesteuert, Der Kollektorstrom I^ beginnt nun abzufallen und es fließt ein negativer Basisstrom, der jedoch wesentlich kleiner als der negative Basisstrom bei Anwendung
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des bekannten Verfahrens ist. Auch die Abfallzeit des Kollektorstromes wird nach Sperrung beider Transistoren 6 und 7 im Entsättigungszeitraum ^t wesentlich kleiner als beim bekannten Verfahren. Nach Abschluß der Abschaltphase kann der Traa sistor 1 durch Sperrung des Transistors 7 und Ansteuerung des Transistors 6, d.h. durch Umschaltung von Sperrspannung auf Steuerspannung wieder in den stromführenden Zustand geschaltet werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine verlustarme Abschaltung des Transistors 1 bewirkt, da während der Entsättigungsphase praktisch keine zusätzlichen Verluste auftreten. Auch die gesamte Steuerleistung wird verringert, da Steuerstrom über den Transistor 6 nur während des stromführenden Zustands des Transistors 1 fließt und auch die Steuerleistung für den Transistor 7 wesentlich verringert werden kann, da dieser nur einen wesentlich kleineren negativen Basisstrom zu führen hat. Außerdem erfolgt die Abschaltung in einer definierten, kurzen Zeit, die sich aus der Entsättigungszeit spanne At und der anschließenden Abfallzeit des Kollektorstromes zusammensetzt. Die Entsättigungszeitspanne A t ist von der Speicherzeit des Transistors 1 abhängig und muß entsprechend der verwendeten Transistortype festgelegt werden. Um zu vermeiden, daß typenbedingte Speicherzeitstreuungen die Entsättigungszeitspanne J\t stark vergrößern, kann auch mit einer Messung der Kollektorspannurg des Transistors 1 der Zeitpunkt festgelegt werden, an dem die Ladungsträgerdichte am kollektorseitigen Rand der Basiszone abgesunken und damit die Entsättigung eingetreten ist. Legt man in diesem Zeitpunkt die Steuerspannung U1c an die Basis des Transistors 7 und leitet den Abschaltvorgang ein, so erhält man eine optimal kurze Abschaltzeit für den Transistor 1, die unabhängig von typenbedingten Streuungen ist.
In Figur 1 ist die Basis des Transistors 1 über einen gestrichelt eingezeichneten Widerstand 16 mit einer Klemme 17 verbunden, an der ebenfalls Sperrspannung liegt, die im Ausführungsbeispiel die Bezugsspannung ist. Mit dieser Ausführungsform prägt man in einfacher Weise der Basis des Transistors 1 eine eindeutige Spannung auf. Dabei kann man mit einem entsprechend hochohmigen Wi-
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derstand 16 erreichen, daß praktisch kein negativer Basisstrom während der Entsättigungszdtspanne Δι fließt und damit der Basisstrom praktisch Null bleibt. In einer Abwandlung kann Jedoch mit einem entsprechenden Widerstandswert des Widerstands 16 bereits während der Entsättigungszeitspanne At ein kleiner negativer Basisstrom erhalten werden, mit dem die Entsättigung beschleunigt und damit der Entsättigungszeitraum ^t verkürzt wird, ohne daß die AbsehaltVerluste merklich ansteigen. Dabei ist selbstverständlich der Widerstandswert des Widerstands 14 so zu optimieren, daß sowohl der negative Basisstrom ausreichend groß, als auch der im Durchlaßzustand des Transistors 1 über den Widerstand 16 abfließende Teil des Steuerstromes für den Transistor 1 ausreichend klein ist, um eine hinreichende Beschleunigung des Abschaltvorgangs bei nur unwesentlichem Ansteigen der gesamten Steuerleistung und der AbschaltVerluste zu erhalten,
Figur 3 zeigt das schematische Schaltbild einer abgeänderten Ansteuerungsschaltung, mit der sich das erfindungsgemäße Verfahren besonders vorteilhaft durchführen läßt. Dabei ist bei dem in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel der Leistungstransistor 1 durch eine Darlington-Schaltung mit dem Endtransistor 1a und dem Treibertransistor 1b ersetzt. Auf Maßnahmen, die bei einer solchen Darlington-Schaltung gesondert ergriffen werden müssen, wird im folgenden noch gesondert eingegangen werden.
Vom Ausführungsbeispiel nach Figur 1 unterscheidet sich das Ausführungsbeispiel nach Figur 3 außerdem noch dadurch, daß der Verbindungspunkt 11 am Kollektor des Transistors 7 über einen Kondensator 18 mit der Basis des Transistors 1 bzw. des Treibertransistors 1b der Darlington-Schaltung verbunden ist. Außerdem ist der Transistor 6 über den Widerstand 19 ebenfalls mit der Basis des Transistors 1 bzw. mit der Basis des Treibertransistors 1b der Darlington-Schaltung verbunden. Um eine Entladung des Kondensators 18 zu vermeiden, kann mit dem Widerstand 9 eine Entkopplungsdiode in Reihe geschaltet sein. Diese Schaltungsmaßnahme kann auch bei einem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 eingesetzt werden. Bei ausgesteuertem Transistor
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fließt nun der Steuerstrom für den Treibertransistor 1b bzw. für den Transistor 1 über den Widerstand 19» Gleichzeitig lädt sich der Kondensator 18 mit der angegebenen Polarität auf, wobei sich der Belag des Kondensators 18, der mit der Basis des Transistors 1b verbunden ists auf Basisspannung befindet. Beim Abschalten wird nach Ablauf der Entsattigungszeitspanne A, t gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren der Transistor 7 ausgesteuert. Damit ligt am Verbindungspunkt 11 praktisch die Sperrspannung, die im Ausführungsbeispiel die Bezugsspannung ist. Mit dem Kondensator 18 viird dann der Basis des Transistors 1b eine Spannung aufgeprägt, die um den Betrag der Kondensatorspannung negativer als die am Verbindungspunkt 11 anliegende Spannung ist. Damit wird der negative Basisstrom vergrößert und die Abfallzeit des Kollektorstroms und die Abschaltdauer veüürzt, ohne daß die Abschaltverluste und auch die Steuerleistung wesentlich vergrößert wird. Der Kondensator 18 bewirkt außerdem noch eine verzögerungsfreie Übertragung der Anstiegsflanke des Impulses, mit dem der Transistor 1 bzw. die Darlington-Schaltung ausgesteuert werden. Im Moment des Einschaltens also bei Eintreffen der Anstiegsflanke der Basisspannung wirkt nämlich der Kondensator 18 als Kurzschluß und läßt an der Basis des Transistors 1 bzw. der Darlington-Schaltung den Spannungssprung voll wirksam werden. Die Ansfciegsflanke des Kollektorstroms des Transistors 1 bzw. der Darlington-Schaltung verläuft damit sehr steil, und der Transistor 1 wird in die Übersteuerung hineingetrieben. Ist der statische Zustand erreicht und der Kondensator 18 in der angegebenen Weise aufgeladen,so wird der nunmehr fließende Basisstrom durch den Widerstand 19 bestimmte
Die bereits geschilderten Vorteile und die Dimensionierungsmöglichkeiten für den gestrichelt eingezeichneten Widerstand 14 bleiben auch bei dem in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel erhalten.
Es wurde bereits erwähnt, daß im Ausführungsbeispiel nach Figur 3 der Transistor 1 durch eine Darlington-Schaltung bestehend aus den Transistoren 1a und 1b ersetzt worden ist. Grundsätzlich läßt sich auch eine solche Darlington-Schaltung ohne weitere Maß-
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nahmen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren relativ schnell entsättigen. Hierzu wird der Treibertransistor 1b im Ent sät ti gur» ^r ■ Zeitraum Δ t soweit entsättigt, daß kein Basisstrom für ;..:.. Transistor 1a mehr fließt. Dann beginnt die EntSättigung des Treibertransistors 1a und anschließend die Abschaltung über den Transistor 7. Die EntSättigung des Transistors 1a kann wesentlich verkürzt werden, wenn die Basis des Transistors 1a mit der Basis des Transistors 1b über eine Diode 20 verbunden ist, die in Durchlaßrichtung der Kollektor-Emitter-Strecke ies Transistors 1b gepolt ist. Bei dieser Ausführungsform wird die Länge der Entsättigungszeitspanne At nach der Speicherzeit des Treibertransistors 1b und wenigstens eines Teils der Speicherzeit des Endtransistors 1a bemessen. Die endgültige EntSättigung des Endtransistors 1a erfolgt mit Aussteuerung des Transistors 7» mit der auch die Abschaltung des Treibertransistors 1b bewirkt wird. Damit wird zwar über die Diode 20 ein relativ großer negatiber Basisstrom erhalten, der über den Abschalttransistor 7 fließt, im Vergleich zu den bekannten Schaltungen werden jedoch die Abschaltverluste und die gesamte Steuerleistung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren immer noch wesentlich verringert. Vorzugsweise wird als Diode 20 eine Schottky-Diode eingesetzt, mit der man erreicht, daß in der Sperrphase die Basis des Endtransistors 1a praktisch an der Spannung der Klemme 10 liegt.
3 Figuren
9 Patentansprüche
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Claims (9)

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    Patentansprüche
    ο Verfahren zur Aussteuerung wenigstens eines im Sättigungszustand, betriebenen Transistors, dessen Basis im stromführenden Zustand mit einer Steuerspannung und im gesperrten Zustand mit einer Sperrspannung beaufschlagt ist, wobei zum Abschalten des Transistors von der Steuerspannung auf die Sperrspannung umgeschaltet wirds dadurch gekennzeichnet, daß zum Abschalten die Basis des Transistors (1) für eine vorgegebene, von der Speicherzeit des Transistors abhängige Entsättigungszeitspanne (At) mit einer Spannung beaufschlagt ist, bei der der Basisstrom des Transistors etwa dem Wert Null entspricht und daß erst nach Ablauf der Entsättigungszeitspanne auf die Sperrspannung umgeschaltet wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Entsättigungszeitspanne (At) zur Spannungssteuerung eine Spannung an die Basis des Transistors (1) gelegt wird, die etwa der Sperrspannung entspricht.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 mit einer der Basis des Transistors vorgeschalteten Treiberstufe, die Transistoren in Gegentaktschaltung aufweist, die zum Anlegen der Steueroder Sperrspannung im Gegentakt ausgesteuert bzw. gesperrt werden, dadurch gekennzeichnet, daß während der Entsättigungszeitspanne (At) alle Transistoren (6, 7) der Gegentaktschaltung gesperrt sind.
  4. 4. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einer Treiberstufe, die der Basis des Transistors vorgeschaltet und in der mit einem Umschalter von einer Steuerspannung auf eine Sperrspannung umzuschalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschalter (5) über einen Kondensator (18) mit der Basis des Transistors (1) verbunden ist.
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  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des Transistors (1) über einen hochohmigen Widerstand (16) mit einer Klemme (17) verbunden ist, an der die Sperrspannung liegt.
  6. 6. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3» mit einem durch eine Darlington-Schaltung ersetzten Transistor, die aus einem Endtransistor und v/enigstens einem Treibertransistoren aufgebaut ist, wobei der Basis des Treibertransistors eine Treiberstufe vorgeschaltet ist, in der mit einem Umschalter von einer Steuerspannung auf eine Sperrspannung umzuschalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des Endtransistors (1a) mit der Basis des Treibertransistors (1b) über eine Diode (20) verbunden ist, die in Durchlaßrichtung der Kollektor-Emitter-Strecke des Treibertransistors gepolt 1st.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzächnet, daß die Diode (20) eine Schottky-Diode ist.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7> dadurch gekennzeichnet, daß der Umschalter (5) über einen Kondensator (18) mit der Basis des Treibertransistors (1b) verbunden ist.
  9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des Treibertransistors (1b) über einen hochohmigen Widerstand (16) mit einer Klemme (17) verbunden ist, an der die Sperrspannung liegt.
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DE2644507A 1976-10-01 1976-10-01 Verfahren zur Aussteuerung eines im Sättigungszustand betriebenen Transistors und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Expired DE2644507C3 (de)

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