DE2852696C2 - Sättigungsschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum verliistarmen Schnlten von Strömen mittels Transistoren vorzugsweise in getakteten Stromversorgungsgeräten.

Bei derartigen Geräten sind Schalttransistoren erforderlich, die einerseits über eine geringe Kollekior-Emitter-Restspannung verfugen, andererseits bei Strömen bis über 100 Ampere noch Schaltfrequenzen zwischen Ό und 100 KHz erlauben.

F.s ist bekannt, zur Erfüllung dieser Erfordernisse den jeweiligen Schalttransistor im sogenannten Quasi-Sattigungsbereich zu betreiben. Hierdurch wird ein guter Kompromiß zwischen geringer Kollektor-Emitter-Restspannung, hinreichender Schaltgeschwindigkeit und niCf.t /u hoher Treiberleistung geschlossen (Zeitschrift ..Elektronik« 1978. Heft 3. Seite 61).

Bei sehr hohen Strömen reicht die Dauerstrombelastbarkett eines einzelnen Transistors oft nicht aus. In solchen Fällen müssen mehrere Transistoren parallel geschallet werden. Um den Aufwand hierbei nicht zu groß worden /u lassen, benutzt man möglichst wenig, dafür aber um so leistungsfähigere Transistoren. Denn jedes cieser Exemplare muß durch einen eigenen Emitierwiderstand und ggf auch Basiswiderstand am sogenannten »Thermischen Runaway« gehindert werden (DS-Oi- 24 42 228)

Im allgen,einen geht man davon aus. daß pro Ampere Kollektorstrom etwa ein bis zwei Walt Verlustleistung durch den Transistor erzeugt werden Weiterhin werden in der Regel Stromverstarkungsfaktoren von nur etwa 5 bis 10 erreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schalltransistor /u erstellen, der sowohl eine geringere Kollektor EmitterRestspannung als auch eine hohe Stromverstärkung und außerdem eine ausreichende Schaltgeschwindigkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mehrere nichtselektierte Kleinleistungstransistoren 5 ohne Gegenkopplung parallelgeschaltet und stets bis zur Sättigung aufgesteuert werden. Um den Aufbau für Sättigungsschalter, die aus sehr vielen Kleinleistungstransistoren bestehen, zu erleichtern, sind nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung mehrere Kleinleistungstransistoren bereits innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses parallelgeschaltet.

Die mit der Erfindung erzielten Verteile bestehen insbesondere darin, daß sich die Verlustleistung bei Schalttransistoren auf etwa 0,1 Watt pro Ampere

t5 Kollektorstrom vermindert Daraus ergibt sich in einer Schaltungsausführung die Möglichkeit, völlig auf Kühlkörper zu verzichten und den Leistungsteil mit auf der Steuerplatine unterzubringen. Weiterhin sind Stromverstärkungsfaktoren von etwa 40 gegeben, wodurch die Treiberleistung erheblich vermindert %vird. Obwohl die Anordnung stets bis mr Sättigung ausgesteuert wird, wächst die Sperrverzögerungszeit nicht über eine Mikrosekunde hinaus. Schließlich ergibt sich für den Anwender die Möglichkeit, mittels weniger Standardexemplare. die in hoher Stückzahl gefertigt werden können, eine Vielzahl von Sättigungsschaltern mit unterschiedlichen Stromgrenzwerten durch einfaches Aneinanderfügen von Transistoren zu realisieren.

Die Daten eines Ausführungsbeispieles der Erfindung mögen dies unterstreichen.

Um eine zufällige Übereinstimmung der einzelnen Transistordaten nach Möglichkeit zu verhindern, wurden 5 Exemplare unterschiedlicher Sperrspannungen einer bestimmten Type parallelgeschaltet.

Vj Bei einem Gesamtkollektorstrom von 10 Ampere und einem Gesamtbasisstrom von 0.25 \mpere wurde eine Kollektor Emitterspannung von 0.2 Volt gemessen. Die dabei entstehende Verlustleistung konnte leicht über das serienmäßige Kunststoffgehäuse an die Umgebungsluft abgeführt werden. Die Unterschiede in den Kollektorströmen waren kleiner als 20%.

Durch äußere Erwärmung eines einzelnen Exemplares konnte jeweils dessen Kollektorstrom verringert werden. Dies gilt jedoch nicht für die eigentlichen Schaltflanken bei Rechteckansteuerung. Hier durchfahren die Transistoren ihren aktiven Bereich und der jeweils wärmere ist beim Einschalten der schnellere und beim Ausschalten der langsamere, wodurch auf ihn auch jeweils der höhere Stromameil entfällt. Während der durchgeschalteten Phase durchfließt ihn jedoch der jeweils geringere Strom so. daß sich bei nicht zu großer Schaltfrequenz eine annähernd gleichförmige Stromaufteilung zwischen den einzelnen Transistoren ergibt.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Anordnung zum verlustarmen Schalten von Strömen mittels Transistoren vorzugsweise in getakteten Stromversorgungsgeräten, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere nichtselektierte Kleinleistungstransistoren ohne Gegenkopplung parallelgeschaltet und stets bis zur Sättigung aufgesteuert werden.

2. Anordnung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß sich jeweils mehrere parallelgeschaltete Kleinleistungstransistoren in einem gemeinsamen Gehäuse befinden.