DE3124069C1 - Komplementär-Darlington-Schaltstufe - Google Patents

Description

• X) ein zunächst noch positives Potential (R2 iL) mit dem über Widerstand R die Basiszone von T2 ausgeräumt wird, solange über T2 durch den Sperrverzug Strom fließt. Dabei fließt der volle Strom iRr als Ausräumstrom in die Basis von T2. Die Basis von T2 wird bei dem gewählten Widerstandsverhältnis Rt=½f.R? mit etwa dem doppelten Basisstrom ausgeräumt. Die beim Abschalten des Laststromes auftretende induktive Überspannung an der Last RL stört den Ausräumvorgang nicht.
• Ohne den Widerstand R1 (Unterbrechung) kann kein Ausräumstrom mehr fließen, die Schaltung ist daher beim ausschalten langsamer, eine Überbrückung dagegen macht die Verstärkung über Transistor T2 zunichte.
• Wäre dagegen z. B. der niederohmige Widerstand R2 überbrückt, so entfiele die gewünschte Strombegrenzung und beim Ausschalten könnte kein erheblicher laststromabhängiger Ausräumstrom mehr über R1 fließen.
• Fig. 2 zeigt den Modul 2 mit einer Version von PNP-NPN-Transistoren. Die Polaritäten auch der Speisespannung UB haben sich nur verändert, im übrigen ist die Schaltung gleichartig, auch in der Funktion. Die Bezugszeichen sind deshalb auch die gleichen.
• Fig. 3 zeigt noch in Anlehnung an Fig. 1 eine Version bei der statt des niederohmigen Widerstandes R2 ein Teilwiderstand 6 des Lastwiderstandes RL Verwendung findet. Voraussetzung ist natürlich hier die Möglichkeit einer Anzapfung am Lastwiderstand RL.
• Durch die Erfindung konnte die gestellte Aufgabe voll gelöst werden.
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Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Komplementär-Darlington-Schaltstufe für hohe Schaltgeschwindigkeit, g e k e n n z e i eh n e t d u reh folgende Merkmale: - die lastseitige Elektrode des Ausgangstransistors (T2) der Schaltstufe und die zur Basis des Ausgangstransistors (T2) führende Elektrode des Eingangstransistors (T') der Schaltstufe sind jeweils über zugeordnete Widerstände (R2 bzw.

   RI) miteinander verbunden, und - der gebildete Spannungsteilerpunkt (X) ist lastseitiger Ausgang (A)der Schaltstufe.
2. 2. Schaltstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lastseitige Elektrode des Ausgangstransistors (T2) von dessen Emitter und die zu seiner Basis führende Elektrode vom Kollektor des Eingangstransistor (T,) gebildet sind
3. 3. Schaltstufe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände (R1, R2) in einem definierten laststromabhängigen Verhältnis zueinander stehen, wobei der Kollektorwiderstand (R1) des Eingangstransistors (Tl) größer als der Emitterwiderstand (R2) des: Ausgangstransistors (T2) gehalten ist.
4. 4. Schaltstufe- nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Emitterwiderstand !R2) des Ausgangstransistors (T2) ein Teilwiderstand (6) des angezapften Lastwiderstandes RL) vorgesehen ist (F i g. 3).

   Die Erfindung bezieht sich auf eine Komplementär-Darlington-Schaltstufe für hohe Schaltgeschwindigkeit.

   Darlingtonschaltungen verschiedenster Version insbesondere mit 2 Transistoren, auch in Komplementärausführung, sind prinzipiell bekannt (z. B. Buch Tietze/ Schenk »Halbleiterschaltungstechnik« Nachdruck 3, Auflage Springer Verlag 1976, S. 119 - 121).

   Die bekannten Komplementär-Darlingtonschaltungen sind relativ langsam und bei hoher Stromverstärkung für höhere Frequenzen nicht oder nur schlecht brauchbar.

   Aufgabe der Erfindung ist es eine Komplementär-Darlington-Schaltung zu erstellen, die für größere Schaltströme und hohe Schaltgeschwindigkeit bei nur kleiner Ansteuerleistung ausgelegt ist.

   Diese Aufgabe wird näch der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

   Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Ansprüchen in Verbindung mit der Zeichnung und der erläuterten Beispielsbeschreibung entnehmbar.

   An Hand von schematischen Ausführungsbeispielen wird die Erfindung im nachstehenden näher dargelegt, wobei auf die Zeichnungsfiguren Bezug genommen wird.

   Es zeigt F i g. 1 eine erfindungsgemäße Darlingtonschaltung in NPN/PNP-Version, F i g. 2 eine Darlingtonschaltung in PNP/NPN-Version, F i g. 3 eine Komplementär-Darlingtonschaltung mit angezapftem Lastwiderstand.

   In F i g. list mit T1 der Eingangstransistor und mit T2 der Ausgangstransistor einer Komplementär-Darling- tonschaltung bezeichnet. Das Ansteuersignal iE -hochfrequente Rechteckimpulse - wird über einen Übertrager i an den Eingang Eeines die Transistoren Tt und T2 enthaltenden strichpunktiert umrahmten Moduls 2 gelegt. Das Ansteuersignal steuert den NPN-Transistor T, durch, dessen Kollektor direkt an die Basis des PN P-Ausgangstransistors T2 angeschlossen ist. Der Emitter von Transistor T, und der Kollektor von Transistor T2 liegen am Minuspol der Speisespannung - UB (Masse). Der Kollektor des Eingangstransistors T' und der Emitter des Transistors T2 sind über jeweils zugeordnete Widerstände R1 und R2 miteinander verbunden. Sie bilden einen Spannungsteiler, dessen Spannungsteilerpunkt X mit dem Ausgang A des Moduls 2 verbunden ist, an den eine Last RL angeschlossen ist. Die Last RL wird im vorliegenden Fall von der Primärwicklung eines Transformators oder Übertragers 3 gebildet, dessen Sekundärwicklung über Gleichrichter 4 einem Pufferkondensator 5 ansteuerungsabhängig Ladestrompakete zuführt. Die Primärwicklung des Übertragers 3 ist weiterhin an die positive Speisespannung + UB angeschlossen. Als Last RL ist z. B.

   auch ein Motor denkbar, der pulsbreitenmoduliert gesteuert wird, wobei das Eingangstastverhältnis der Signale die Motorgeschwindigkeit bestimmt.

   Zur Funktion der Schaltung Einschalten (Tx und T2 sind zunächst nicht leitend) Beim Einschalten läßt bereits ein sehr kleiner Steuerstrom iE (Rechtecksignal) am Eingang E den Eingangstransistor T, leitend werden. Sein Kollektorpotential strebt dabei gegen Masse (-). Dies läßt über Eingangstransistor T, einen kleinen Strom über Widerstand R und einen kleinen Basisstrom von Ausgangstransistor T2 nach Masse fließen. Durch letzteren wird auch Ausgangstransistor T2 leitend und dieser führt gegenüber Eingangstransistor T1 einen hier z. B. um den Faktor 3Æ2 , hier z. B. einen 55mal höheren Laststrom.

   hFE2 stellt den Stromverstärkungsfaktor dar. Es stellt sich ein Laststrom UB (k111R2) + RL (unter Vernachlässigung der Transistorrestspannung) ein. iL ist dabei ein Laststrom mit induktiver Komponente. Mit der weiteren Vereinfachung R1 > R2 folgt: UB 1L 1R2+RLI' Der Widerstand R2 bestimmt zusammen mit RL den maximalen Laststrom und ist zur Strombegrenzung von ii notwendig. R1 sollte maximal um den halben Stromverstärkungsfaktor hFE2 von Transistor T2 größer sein als R2, damit die Vorteile der Erfindung richtig erzielt werden, z. B. bei hFE2= 165 2=165 und R2= 12 sollte. R1 z Kfl betragen.

   Ausschalten Beim Ausschalten räumt ein negativer Steuerstrom XE am Eingang Edie Basiszone von Eingangstransistor Ts aus. Wenn nun der Transistor T1 zu sperren beginnt und aus Trägheitsgründen der Transistor T2 noch kurze Zeit leitend ist, liegt am Ausgang der Schaltstufe (bei A bzw.