DE3230079C2

DE3230079C2 - Steueranordnung für im Schaltbetrieb arbeitende pulsgesteuerte parallelgeschaltete Feldeffekttransistoren

Info

Publication number: DE3230079C2
Application number: DE19823230079
Authority: DE
Inventors: Heinz Ing.(grad.) 1000 Berlin Rjosk
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1982-08-10
Filing date: 1982-08-10
Publication date: 1986-05-15
Also published as: DE3230079A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steueranordnung für im Schaltbetrieb arbeitende pulsgesteuerte parallelgeschaltete Feldeffekttransistoren mit in den Gegenstromkreisen liegenden individuellen Entkoppelungswiderständen. Um für solche parallelgeschalteten FETs mit durch Entkopplungswiderstände angepaßten Schaltzeiten auch ein gleichmäßiges schnelles Ausschalten zu erzielen, d.h. sowohl für Ein- und Ausschalten eine dynamische Drainstromaufteilung zu erreichen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß jedem der parallel zueinanderliegenden Entkopplungswiderstände (8, 9) des Einschaltkreises (a) ein weiterer diodenentkoppelter (10 bzw. 11) Entkopplungswiderstand (12 bzw. 13) des Ausschaltkreises (b) parallelgeschaltet ist, über den jeweils eine differenzierte Entladung der FETs (1, 2) erfolgt, wozu ein in Reihe mit den weiteren parallelen Entkopplungswiderständen (12, 13) liegender Transistor (16) des Ausschaltkreises (b) ansteuerbar ist. Dabei wird vor das Ein- und Ausschalten eine getrennte, einstellbare und sich nicht beeinflussende Entkopplung vorgenommen.

Description

65 Die Erfindung bezieht sich auf eine Steueranordnung für im Schaltbetrieb arbeitende pulsgesteuerte, parallelgeschaltete Feldeffekttransistoren mit in den Gate-Stromkreisen parallelliegenden individuellen Entkopplungswiderständen, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher definiert ist

Eine derartige Anordnung mit Gate-Entkopplungswiderständen für das Einschalten ist zum Beispiel aus »Power-Conversion International«, April 1981, S. 31, Fig. 16 bekanntgeworden. Die Entkopplungswiderstände sollen dabei an sich unterschiedliche Drain-Ströme der einzelnen Feldeffekttransistoren (es handelt sich um Feldeffekttransistoren des Leistungstyps) beim Einschalten ausgleichen. Der Transistor mit der niedrigen Einschaltwelle bekommt dabei einen etwas höheren Entkopplungswiderstand steuerseitig vorgeschaltet, damit er nicht vorzeitig einschaltet und den vollen Strom übernimmt Die Entkopplungswiderstände dienen somit der Schaltzeitanpassung.

Die Einschalt- und Ausschaltzeiten von FETs (MOS-FETs) sind Zeitkonstanten von ÄC-Gliedern, deren C von der Bauteil-Kapazität und deren R vom Quellenwiderstand der Steuerschaltung gebildet wird. Der letztere Wert ist durch die genannten Entkopplungswiderstände sowie zusätzlichen Dämpfungswiderstände beeinflußbar. Die Dämpfungswiderstände dienen dazu, die Einschaltzeiten zu verlangsamen, um die durch die integrierten Rückstromdioden (Body-Drain-Dioden) verursachten Recoveryströme zu begrenzen, und sie sollen bei einer Größenordnung von 40 bis 100 Ohm ein Schwingen vermeiden. Mit den Entkopplungswiderständen für das Einschalten kann so eine dynamische Drain-Stromanpassung erfolgen, doch kehren sich beim Ausschalten die Verhältnisse um. Der Feldeffekttransistor, der früher einschalten wolke, wird nun später ausschalten, was durch den zugeordneten Entkopplungswäderstand nur verschlimmert wird. Insgesamt wird das Ausschalten so im Normalfall verschlechtert und unnötig verlangsamt

Es ist somit notwendig, für das Ausschalten die mühsam hergestellte Entkopplung wieder zu verändern und eine erneute Vergleichmäßigung zu versuchen, was zweckmäßig in ähnlicher Weise wieder über getrennte einstellbare Entkopplungswiderstände geschieht, die jeweils parallel und diodengekoppelt zu den jeweiligen Gate-Entkopplungswiderständen für das Einschalten zu schalten sind. Derartiges ist z. B. der JP-Patentanmeldungsschrift 57-1 07 632, Fig. 2, für eine Erhöhung der Schaltgeschwindigkeit zu entnehmen. Zwar nur für Bipolartransistoren, gleichartiges gilt aber im Hinblick auf »Elektronik« 1979, H. 7, S. 48, Bild 15 auch für Feldeffekttransistoren.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steueranordnung für solche im Schaltbetrieb arbeitende, pulsgesteuerte, parallelgeschaltete Feldeffekttransistoren mit durch Entkopplungswiderständen angepaßten Ein- und Ausschaltzeiten zu schaffen, die einfach im Aufbau und sicher im Betrieb ist. Insbesondere soll dabei auch ein gleichmäßiges, schnelles Ausschalten erzielt werden bei dynamischer Drain-Stromaufteilung.

Diese Aufgabe wird gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Anhand der Zeichnung wird an einem schematischen Ausführungsbeispiel die Erfindung im nachstehenden näher erläutert.
Es zeigen:

F i g. 1 eine Ansteuerschaltung gem. der Erfindung,

Fig.2 die zugehörigen Impulsketten für Ein- und Ausschalten.

In F i g. 1 sind mit 1 und 2 zwei parallelgeschaltete unipolare Feldeffekttransistoren bezeichnet, die über getrennte Impulsübertrager 3 und 4 für die Ein- und Ausschaltkreise a und b gesteuert werden. Der Steuerkreis für das Einschalten der Feldeffekttransistoren (Leistungs-MOSFETs) weist eine Rückstromsperrdiode 5 sowie eine Schwingkreisdrossel 6 und einen Dämpfungswiderstand 7 auf. Mit 8 und 9 sind Entkopplungswiderstände bezeichnet, die jeweils an den Gate-Anschlüssen G der zugehörigen FETs 1 bzw. 2 führen. Den Entkopplungswiderstänrien 8 bzw. 9 sind jeweils über Dioden 10 bzw. 11 entkoppelte weitere Entkopplungswiderstände 12 bzw. 13 des Ausschaltkreises b parallelgeschaltet. Diese Entkopplungswiderstände 12 und 13 weisen kleinere Widerstandswerte auf als die Entkopplungswiderstände 8, 9 des Einschaltkreises. Zum Ausschalten wirkt eine weitere Ausschaltimpulskette über eine Rückstromsperrdiode 14 und einen Dämpfungswiderstand 15 auf das Gate eines Ausschalt-^eldefiekttransistors 16, der die den Einschaltkreisen parallelliegenden Kondensatoren 17, 18, mit denen die inneren Kapazitäten der Gate-Source-Strecken der FETs erweiterbar sind über die diodenentkoppelten Entkopplungswiderstände 12 bzw. 13 niederohmig entlädt Mit D sind noch die Drain-Anschlüsse und mit 5 die Source-Anschlüsse des Choppers bezeichnet, in dessen Verlauf die zu schaltende Last liegt Mit /bi und ioi sind die Drainströme angegeben.
Zur Funktion:

Beim Einschalten der Feldeffekttransistoren 1 und 2 (die Last ist gleichgültig) werden die Kondensatoren 17 und 18 einschließlich der parallel dazu liegenden internen Grundkapazitäten der Gate-Source-Strecken der Transistoren 1 und 2 über die Drossel 6 und die Widerstände 7 und 8 bzw. 7 und 9 von der Impulskette des Einschaltkreises a aufgeladen. Mit der gemeinsamen Drossel 6 und den durch die Kondensatoren 17 und 18 erweiterten Grundkapazitäten werden dabei in Verbindung mit dem Dämpfungswiderstand 7 gedämpfte Reihenschwingkreise gebildet. Sie dienen dazu, während der ersten Imupulse der Imulskette die Kapazitäten schnell aufzuladen damit sicheres Durchschalten erzielbar ist. Für ein Ausschalten wird eins- Steuerimpulskette auf den Feldeffekttransistor 16 gegeben. Dieser schaltet durch und entlädt über die diodenentkoppelten Widerstände 12 und 13 die Kondensatoren 17 und 18 (einschließlich der inneren Grundkapazitäten). Die Entladung erfolgt auch über die Entkopplungswiderstände 8 und 9, infoige der Parallelschaltung sind die Gesamtwiderstände jeweils kleiner als der kleinste Einzelwiderstand, d. h. sie erfolgt schnell und ohne wesentliche Verzögerung. Die Drainstromaufteilung kann somit für Ein- und Ausschalten getrennt einstellbar gehalten werden. Die in Ein- und Ausschaltkreisen a und b zuzuführenden Kettenimpulse für Ein- und Ausschalten sind der F i g. 2 entnehmbar und für sich verständlich.

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steueranordnung für im Schaltbetrieb arbeitende pulsgesteuerte, parallelgeschaltete Feldeffekttransistoren mit in den Gatestromkreisen parallel liegenden individuellen Entkopplungswiderständen für das Einschalten und unter Verwendung weiterer dazu parallel geschalteter diodenentkoppelter Entkopplungswiderstände für das Ausschalten, dadurch gekennzeichnet, daß die parallelen Entkopplungswiderstände (8,9) im Einschaltkreis (a) über einen allen gemeinsamen Dämpfungswiderstand (7) in Verbindung mit einer Seriendrossel (6) mit Kettenimpulsen gespeist werden, wobei die Seriendrossel (6) mit den Kapazitäten der Gate-Source-Strecken der Feldeffekttransistoren (1, 2) Einschaltschwingkreise bildet und die weiteren diodenentkoppelten (10,11) Entkopplungswiderstände (12, 13) in Reüit mit einem Transistor (16) des Ausschaltkreises flie

)
krei

eises

fliegen.

2. Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Gate-Source-Strecke der Feldeffekttransistoren (1,2) Kondensatoren (17, 18) geschaltet sind.

3. Steueranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Ausschaltkreise (a, b) potentialgetrennt sind und über Impulsüberträger (3,4) und Rückstromsperrdioden (5,14) gespeist werden.

4. Steueranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor (16) des Ausschaltkreises (b) ein Feldeffekttransistor ist, dessen Gate-Source-Strecke mit dem Impulsübertrager (4) des Ausschaltkreises (b) verbunovn ist und dessen Drain-Source-Strecke einerseits direkt mit jeweils einem der Anschlüsse der Kapazitäten (17, 18) der Feldeffekttransistoren (1, 2) und andererseits indirekt über die weiteren diodenentkoppelten Entkopplungswiderstände (10/12 und 11/13) mit dem anderen der Anschlüsse dieser Kapazitäten (17,18) der Feldeffekttransistoren (1,2) verbunden ist

5. Steueranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaßrichtung der Rückstromsperrdioden (5,14) und die der Entkopplungsdioden (10,11) für die weiteren Entkopplungswiderstände (12,13) einander entgegengerichtet sind.

6. Steueranordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandswerte der Entkopplungswiderstände (12, 13) des Aus-Schaltkreises (b) größenordnungsmäßig gleich jedoch geringfügig kleiner sind, als die der zugehörigen Entkopplungswiderstände des Einschaltkreises (a).

7. Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß-die Entkopplungswiderstände (8, 9, 12, 13) einstellbar sind, während der Dämpfungswiderstand (7) ein Festwiderstand ist

8. Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den Impulsübertragern (3,4) für die Ein- und Ausschaltkreise (a, ty zeitlich versetzte Rechteckimpulsketten zugeführt werden.