DE2644507C3

DE2644507C3 - Verfahren zur Aussteuerung eines im Sättigungszustand betriebenen Transistors und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2644507C3
Application number: DE2644507A
Authority: DE
Inventors: Antonio Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Brajder
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-10-01
Filing date: 1976-10-01
Publication date: 1984-07-26
Also published as: US4239989A; ATA680077A; JPS5345160A; DE2644507B2; FR2366746B1; IT1087407B; NL7710132A; ZA775513B; AT367935B; BE859185A; CA1101083A; IN148843B; CH620552A5; FR2366746A1; DE2644507A1

Description

Diode und denselben Widerstand mit der negativen Sperrspannung verbunden. Sobald der positive Ansteuerimpuls verschwindet, wird somit sowohl für den Treibertransistor als auch für den Leistungstransistor der Basisstrom sofort negativ. Auch diese Schaltung hat den Nachteil, daß ein großer Teil des über den Transistor der Treiberstufe fließenden Steuerstroms zur Klemme abfließt, an der die Sperrspannung liegt Dadurch erhöht sich ebenfalls die benötigte Steuerleistung um ein Mehrfaches.

Auch in den Valvo-Berichten, Band 20, Heft 1, Seiten 33 bis 44, ist erläutert, daß zum Ausschalten eines Transistors zweckmäßigerweise auf einen negativen Basisstrom umgeschaltet wird. Dabei wird es als optimal bezeichnet, wenn der Basisstrom nicht zu steil abfällt. Der Übergang vom positiven Basisstrom zum negativen Basisstrom erfolgt jedoch stetig, so daß auch bei diesem Verfahren die bereits erläuterten Nachteile auftreten.

Handelsüblich ist auch eine Schaltung zur Ansteuerung eines im Sättigungszustand betriebenen Leistungstransistors, bei der die Basis des Leistungs*ransistors 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 dieser Schaltung wird der Leistungstransistor leitend und führt den Laststrom, 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 Entsättigurgs- und Abschaltphase des Leistungstransistors einen Strom, zu dem sich der negative Basisstrom und der über den Widerstand fließende Strom addieren, 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 gesrvmten Sperrzeit des Leistungstransistors unnötig Steuerleistung verbraucht, da der Abschalttransistor ausgesteuert bleibt und somit Strom über den vorgeschalteten Widerstand fließt

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der eingangs genannten Art ist aus der US-PS 31 94 979 bekannt, wobei als Umschalter üur Umschaltung von einer Steuer- auf eine Sperrspannung in der Treiberstufe eine Gegentaktschaltung mit Transistoren angeordnet ist, die zum Anlegen der Steuer- oder Sperrspannung im Gegentakt ausgesteuert bzw. gesperrt werden. Bei dieser Schaltung wird der Leistungstrasisistor durchlässig und führt den Laststrom, wenn der entsprechende Transistor der Gegentaktschaltung durchlässig und der andere gesperrt ist Zum Abschalten »vird der leitende Transistor der Gegentaktschaltung gesperrt and der bisher gesperrte Transistor angesteuert und letzterer führt den negativen Basisstrom während der Entäättigungs- und Abschaltphase. Zum Kondensator, der den Umschalter mit der Basis des Transistors verbindet, ist in der Vorrichtung nach der US-FG 31 94 979 ein Widerstand parallel geschaltet Dieser Widerstand kann nach der DE-OS 26 06 304 entfallen.

Diese aus der US-PS 31 94 979 bekannte Schaltung besitzt den Vorteil, daß Steuerstrom nur während der Leitphase fließt und daher Steuerleistung nicht unnötig verbraucht wird. Nachteilig ist jedoch, daß der zum Abschalten ausgesteuerte Transistor der Gegentaktschaltung den negativen Basisstrom während der gesamten Speicherzeit des Transistors fuhrt, und dementsprechend ausgesteuert und diemensioniert sein muß. Außerdem kann es für eine definierte Abschaltung des Leistungstransistors erforderlich sein, daß der negative Basisstrom 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, steuerkiStungssparend und in einer definierten Zeitspanne erfolgt

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst daß zum Abschalten die Basis des Transistors Kt eine vorgegebene, von der Speicherzeit des Transistors abhängige Entsättigungszeitspanne 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. Während der Entsättigungszeitspanne 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 von der 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 getagt, die durch einen Basisstrom gekennzeichnet ist, der in der Größenordnung von Null liegt Während dieser Entsättigungszeitspanne fließt der Kollektorstrom des Transistors ungehindert wegen der im Transistor vorhandenen Speicherladung weiter. Dabei entsättigt sich der Transistor von selbst, da von d*r Basis her kein Steuerstrom mehr fließt Die während des Entsättigungszeitraums in dem Transistor auftretenden Verluste unterscheiden sich praktisch nicht von den Verlusten, die während des Durchlaßzustands bei positivem Basisstrom im Transistor auftreten. Nach

so Abschluß des Entsättigungszeitraums, dessen Länge von der Speicherzeit des Transistors abhängig ist, wird Sperrspannung an die Easis des Transistors gelegt, und es ueginnt ein negativer Basisstrom gegen 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 kurzer als bei den bekannten Ansteuerverfahren. Daraus resultiert, daß die Abfallzeit des Kollektorstroms kurzer und damit die Abschaltverluste kleiner werden als bei den bekannten Verfahren. Außerdem können Transistoren einer eventuell vorgesehenen Treiberstufe für einen kleineren Strom dimensioniert werten 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 in den Umschaltvorgang eingefügt, in der sämtliche 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 die Basis des Transistors über einen hochohmigen

mit einer niciilliic Vciutiiiucil, all ucf uic

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. Es ist bei der Wahl des Widerstandswertes zu berücksichtigen, daß auch während des Durchlaßzustandes 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 eine Schottky-Diode sein. Mit dieser Diode erhält man eine Verkürzung der Zeit, die der Endtransistor zu seiner EntSättigung 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 obenerwähnten Schaltungsvarianten mit Kondensator und hochohmigeir. 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 F i g. 1 bis 3 näher erläutert In den F i g. 1 und 3 sind unterschiedliche Ausführungsbeispiele gezeigt Dabei sind identische Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

F i g. 1 zeigt schematisch das Schaltbild einer bereits eingangs beschriebenen bekannten Vorrichtung zur Ansteuerung eines im Sättigungszustand betriebenen

is Transistors 1, der als Schalttransistor beispielsweise in Netzgeräten eingesetzt werden kann. Der Kollektor des Transistors 1 ist über einen Lastwiderstand 2 mit der Klemme 3 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 Gegentaktschaltung ist der Emitter des Transistors 6 mit einer Klemme 8 verbunden, an der positive Spannung 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 Il zwischen Widerstand 9 und Transistor 7 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 öder 15 liegt Das bekannte Verfahren, mit dem die beschriebene Vorrichtung betrieben wird, ist mit seinen Nachteilen bereits eingangs ausführlich gewürdigt worden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung nach F i g. 1 wird anhand der Diagramme der F i g. 2 näher erläutert, in dem die an den Klemmen 14 und 15 anstehenden Steuerspannungen Un und Ui₅, der Kollektorstrom lc ι des Transistors 1, die Kollektor-Emitter-Spannung Uce\ des Transistors 1 und der Basisstrom /ei des Transistors 1 über der Zeit t aufgetragen sind. Liegt an der Klemme 14 eine negative Spannung i/u, so fühlt der Transistor 6 den Steuerstrom

so für den Transistor 1, der sich dann stromführend '"n Sättigungszustand befindet Zur Abschaltung des Transistors 1 wird nun nicht wie beim bekannten Verfahren des Transistors 7 sofort angesteuert, sondern es bleiben für eine Zeitspanne At beide Transistoren 6 und 7 der Treiberstufe 5 gesperrt Damit fließt praktisch kein Basisstrom h ι mehr in die Basis des Transistors 1. Der Leistungstransistor 1 führt jedoch wegen seiner Speicherladung auch während des Entsättigungszeitraumes At den Laststrom /ei, ohne daß sich die Durchlaßspannung bemerkenswert erhöht Dabei wird der Transistor 1 während der Entsättigungszeitspanne At ohne zusätzliche Verluste von selbst entsättigt Mit Ende des Entsättigungszeitraumes At wird der Transistor 7 mit der Steuerspannung i/₁₅ angesteuert. Der

as Kollektor strom Ic ι beginnt nun abzufallen und es fließt ein negativer Basisstrom, der jedoch wesentlich kleiner als der negative Basisstrom bei Anwendung des bekannten Verfahrens ist Auch die Abfallzeit des

Kollektorstromes wird nach Sperrung beider Transistoren 6 und 7 im Entsättigungszeitraum At wesentlich kleiner als beim bekannten Verfahren. Nach Abschluß der Abschaltphase kann der Transistor 1 durch Sperrung des Transistors 7 und Ansteuerung des Transistors 6, d. h. durch Umschaltung von Sperrspannung ?v»' Steuerspannung wieder in den stromführenden Zustand geschaltet werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine verlustarme Abschaltung des Transistors 1 bewirkt, da ι ο 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 Entsättigungszeitspanne A t und der anschließenden Abfallzeit des Kollektorstromes zusammensetzt Die Entsättigungszeitspanne At ist von der Speicherzeit des Transistors 1 abhängig und muß entsprechend der verwendeten Transistortype festgelegt werden. Um zu vermeiden, daß typenbedingte Speicherzeitstreuungen die Entsättigungszeitspanne At stark vergrößern, kann auch mit einer Messung der Kollektorspannung des Transistors 1 der Zeitpunkt festgelegt werden, an dem die Ladungsträgerdichte am kollektorseitigen Rand der Basis? me abgesunken und damit die EntSättigung eingetreten ist Legt man in diesem Zeitpunkt die Steuerspannung i/15 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 3s

In F i g. 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 Widerstand 16 erreichen, daß praktisch kein negativer Basisstrom während der Entsättigungszeitspanne Δ t 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 At verkürzt wird, ohne daß die Abschaltverluste merklich ansteigen. Dabei ist selbstverständlich der Widerstandswert des Widerstands 16 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.

Fig.3 zeigt das schematische Schaltbild einer abgeänderten Ansteuerungsschaltung, mit der sich das erfindungsgemäße Verfahren besonders vorteilhaft durchführen läßt Dabei ist bei dem in F i g. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel der Leistungstransistor 1 durch eine Darlington-Schaltung mit dem Endtransistor la und dem Treibertransistor ib ersetzt Auf Maßnahmen, die bei einer solchen Darlington-Schaltung gesondert ergriffen werden müssen, wird im folgenden noch gesondert eingegangen werden.

Vom Ausfuhrungsbeispiel nach F i g. 1 unterscheidet sich das Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 außerdem noch dadurch, daß der Verbindungspunkt U am Kollektor des Transistors 7 über einen Kondensator 18 mit der Basis des Transistors 1 bzw. des Treibertransistors Ib 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 ib 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 F i g. 1 eingesetzt werden. Bei ausgesteuertem Transistor 6 fließt nun der Steuerstrom für den Treibertransistor ib 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 ib verbunden ist, auf Basisspannung befindet Beim Abschalten wird nach Ablauf der Entsättigungszeitspanne At gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren der Transistor 7 ausgesteuert Damit liegt am Verbindungspunkt 11 praktisch die Sperrspannung, die im Ausführungsbeispiel die Bezugsspannung ist Mit dem Kondensator 18 wird dann der Basis des Transistors ib eine Spannung aufgeprägt, die um den Betrag der Kondensatorspannung negativer als die am Verbindungspunkt U anliegende Spannung ist Damit wird der negative Basisstrom vergrößert und die Abfallzeit des Kollektorstroms und die Abschaltdauer verkürzt 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 Anstiegsflanke 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 fliehende Basisstrom durch den Widerstand 19 bestimmt

Die bereits geschilderten Vorteile und die Dimensionierungsmöglichkeiten für den gestrichelt eingezeichneten Widerstand 16 bleiben auch bei dem in Fig.3 gezeigten Ausführungsbeispiel erhalten.

Es wurde bereits erwähnt, daß im Ausführungsbeispiel nach Fig.3 der Transistor 1 durch eine Darlington-Schaltung bestehend aus den Transistoren la und ib ersetzt worden ist Grundsätzlich läßt sich auch eine solche Darlington-Schaltung ohne weitere Maßnahmen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren relativ schnell entsättigen. Hierzu wird der Treibertransistor ib im Entsättigungszeitraum At so weit entsättigt, daß kein Basisstrom für den Transistor ia mehr fließt Dann beginnt die EntSättigung des Treibertransistors 1 a und anschließend die Abschaltung über den Transistor 7. Die EntSättigung des Transistors ta kann wesentlich

verkürzt werden, wenn die Basis des Transistors la mit der Basis des Transistors IZj über eine Diode 20 verbunden ist, die in Durchlaßrichtung der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors \b gepolt ist Bei dieser Ausführungsform wird die Länge der Entsättigungszeitspanne At nach der Speicherzeit des Treibertransistors \b und wenigstens eines Teils der Speicherzeit des Endtransistors tjr bemessen. Die endgültige Entsättigung des Endtransistors la erfolgt mit Aussteuerung des Transistors 7, mit der auch die Abschaltung des ι ο Treibertransistors \b bewirkt wird. Damit wird zwar über die Diode 20 ein relativ großer negativer 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 la praktisch an der Spannung der Klemme 10 liegt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. 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, 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. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß jährend der Entsättigungszeitspanne (At) zur Spannungssteuerung eine Spannung an die Basis des Transistors (1) gelegt wird, die etwa der Sperrspannung entspricht

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 mit einer der Basis des Transistors vorgeschalteten Treiberstufe, die Transistoren in Gegentaktschaltung aufweist die zum Anlegen der Steuer- oder Sperrspannung im Gegentakt ausgesteuert bzw. gesperrt werden, dadurch gekennzeichnet daß während der Entsättigungszeitspanne (At) alle Transistoren (6, 7) der Gegentaktschaitung gesperrt sind.

4. Vorrichtung zur Durchführe; .g eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einer Treiberstufe, die der Basis des T ansistors vorgeschaltet und in der mit einem Umschalter von einer Steuerspannung auf eine Sperrspannung umzuschalten ist wobei der Umschalter über einen Kondensator mit der Basis des Transistors verbunden ist, dadurch gekennzeichnet daß die Basis des Transistors (1) über einen hochohmigen Widerstand (16) mit einer Klemme (17) verbunden ist an der die Sperrspannung liegt

5. 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 wenigstens einem Treibertransistor 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 (\a) mit der Basis des Treibertransistors (\b) über eine Diode (20) verbunden ist, die in Durchlaßrichtung der Kollektor-Emitter-Strecke der.Treibertransistors gepolt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß die Diode (20) eine Schottky-Diode ist

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet daß der Umschalter (5) über einen Kondensator (18) mit der Basis des Treibertransi· stors (!^verbunden ist

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß die Basis des Treibertransistors (\b)über einen hochohmigen Widerstand (16) mit einer Klemme (17) verbunden ist an der die Sperrspannung liegt

Die Erfindung bezieht sich auf 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 des Verfahrens mit einer Treiberstufe, die der Basis des

ίο Transistors vorgeschaltet und in der mit einem Umschalter von einer Steuerspannung auf eine Sperrspannung umzuschalten ist wobei der Umschalter über einen Kondensator mit der Basis des Transistors verbunden 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 Transi stors in Durchlaßrichtung gepolt ist Dies hat zur Folge, daß die Ladungsträgerdichte auch am koilektorseitigen 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 bieibt daher 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 eitiör 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 Leistucgstransistors gelegt Es fließt nun ein negativer Basisstrom aus dem Leistungstransistor,

so wodurch dieser zuerst entsättigt und dann abgeschaltet wird. Um eine schnelle und verlustarme Abschaltung zu erzielen, muß der weitere 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.

Eine ähnliche Schaltung ist auch aus dem Buch »Les

transistors de puissance en regime de commutation« der Firma Thomson-CSF, 1975, Seiten 40, 41 und 68, bekannt. Auch dabei ist der Basis eines Leistungstransistors ein Transistor einer Treiberstufe in Darlington-Schaltung vorgeschaltet, wobei der Leistungstransistor leitend wird, wenn der Transistor der Treiberstufe angesteuert wird. Die Basis des Treibertransistors liegt über einen Widerstand an einer negativen Sperrspannung. Auch die Basis des Leistungstransistors ist über eine