DE3244988A1

DE3244988A1 - Gegentakt-wechselrichterschaltung mit gespeicherter ladung fuer schnelles umschalten

Info

Publication number: DE3244988A1
Application number: DE19823244988
Authority: DE
Inventors: Thomas Edwin Anderson; Alvin Ardell Bush; Jun John Giorgis
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1981-12-09
Filing date: 1982-12-04
Publication date: 1983-06-16
Also published as: US4454574A; BR8207136A; FR2517898A1; GB2111327A; JPS58119777A; NL8204446A

Description

Gegentakt-Wechselrichterschaltung mit gespeicherter Ladung für schnelles Umschalten

Die Erfindung bezieht sich auf Wechselrichterschaltungen, wie sie in den deutschen Patentanmeldungen P 31 33 924.7 und P 32 24 103.8 vorgeschlagen sind, wobei Transistoren als Schalter verwendet werden, um aus einer Gleichstrom-Eingangsleistung eine Wechselstrom-Ausgangsleistung zu erzeugen.

Wechselrichterschaltungen können verschieden aufgebaut sein, beispielsweise im Gegentakt, Vollweg und Halbweg. Eine in weitem Umfang verwendete Gegentakt-Wechselrichterschaltung verwendet eine Last mit Mittelanzapfung, häufig in Form eines Transformators mit einer/einer Mittelanzapfung versehenen Primärwicklung und einer Sekundärwicklung, die mit einer Last, wie beispielsweise einer Lampe oder Lampen, beispielsweise Leuchtstofflampen, oder einem Motor, einer Induktionsheizeinrichtung oder einer _ anderen geeigneten Vorrichtung_/ verbunden ist. Zwei Transistorschalter werden auf entsprechende Weise mit den Enden der Primärwicklung verbunden und gesteuert, um Strom durch die Hälften der Primärwicklung in einem abwechselnden Gegentakt zu schalten.

Die eingangs genannten Patentanmeldungen schlagen Wechselrichterschaltungen vor, in denen die Schalttransistoren abwechselnd leitend gemacht werden durch gespeicherte Ladungen, die darin durch eine im Rücklauf induzierte Spannung in der Last erzeugt werden. Figur 5 der deutschen Patentanmeldung P 32 24 103.8 schlägt eine Gegentakt-Wechselrichterschaltung mit gespeicherter Ladung vor, die zwei individuelle Steuerschaltungen zum synchronen Steuern des Schaltens der Schalttransistoren aufweist.

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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte, wirtschaftliche und schnellschaltende Gegentakt-Wechselrichterschaltung zu schaffen, die eine einzige Steuerschaltung zum synchronen Steuern des Schaltens der Schalttransistoren aufweist.

Kurz gesagt, und in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird eine Gegentakt-Wechselrichterschaltung mit gespeicherter Ladung für eine induktive Last geschaffen, wobei die Schaltung zwei Transistoren, die abwechselnd und wiederholt einer Last elektrische Energie zuführen und Mittel aufweist, um die Transistoren abwechselnd durch gespeicherte Ladungen durchzuschalten, die durch eine im Rücklauf induzierte Spannung in der Last erzeugt werden, wobei die Mittel eine einzige Steuerschaltung aufweisen, die die Transistoren periodisch sperrt und ihre gespeicherten Ladungen abführt.

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Figur 1 ist ein schematisches Schaltbild von einer bekannten Gegentakt-Wechselrichterschaltung, die in der deutschen Patentanmeldung P 32 24 103.8 vorgeschlagen ist, wobei Figur 1 eine Zusammenfassung von deren Figuren 2 und 5 darstellt.

Figur 2 ist eine seitliche Darstellung von gewissen Signalen, der Spannung und dem Strom in der Schaltungsanordnung gemäß Figur 1, wenn diese arbeitet.

Figur 3 ist ein schematisches Schaltbild von einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Figur 4 ist eine zeitliche Darstellung von gewissen Signalen, Spannung und Strom in der Schaltungsanordnung gemäß Figur 3, wenn diese arbeitet.

In Figur 1 empfangen Eingangsklemmen 11 und 12 positiven bzw. negativen Strom aus einer Gleichstromquelle, bei der es sich um eine Gleichrichterquelle handeln kann, die einer Wechselstromquelle Gleichstrom entnimmt. Eine induktive Last 16 umfaßt einen Transformator 21 mit einer mit einer Mittelanzapfung versehenen Primärwicklung in der Form von zwei Primärwicklungshälften 21a, 21b und mit einer Sekundärwicklung 21c, die mit einer oder mehreren Leuchtstofflampen 19 oder einer anderen Last verbunden ist. Die Mittelanzapfung 21' ist mit der positiven Klemme 11 verbunden. Die Last 16 ist induktiv oder hat eine induktive Komponente, wie beispielsweise eine Gasentladungslampe, ein Motor, eine induktive Heizeinrichtung, usw. und kann eine Transformatorkopplung enthalten. Wenn die Last als solche nicht induktiv ist, kann die erforderliche induktive Komponente durch einen Kopplungstransformator oder ein anderes geeignetes Mittel erhalten werden.

Ein erstes Paar Transistoren Q1 und Q3 liegt mit seinen Ausgangselektroden in Reihe zwischen dem äußeren Ende dor Transformatorwicklung 21a und der negativen Eingangsklemme 12. Der Kollektor 22 des Transistors Q1 ist mit der Wicklung 21a verbunden, und sein Emitter 23 ist mit dem Kollektor 24 des Transistors Q3 verbunden, dessen Emitter 24 mit der Klemme 12 verbunden ist. In ähnlicher Weise ist ein zweites Paar Transistoren Q2 und Q4 mit seinen Ausgangselektroden zwischen dem äußeren Ende der Transformatorwicklung 21b und der Klemme 12 in Reihe geschaltet. Dabei ist der Kollektor 31 des Transistors Q2 mit der Wicklung 21b verbunden, und sein Emitter 32 ist mit dem Kollektor 33 des Transistors Q4 verbunden, dessen Emitter 34 mit der Klemme 12 verbunden ist. Die Transistoren Q3 und Q4 arbeiten ähnlich und sind hier als die "ersten" Transistoren von jedem Paar bezeichnet, während die Transistoren Q1 und Q2 ebenfalls ähnlich arbeiten und hier als die "zweiten" Transistoren von jedem Paar bezeichnet sind.

Der Ausgang einer Quelle 41, die ein Rechtecksteuerspannungs- oder -Stromsignal 4 2 liefert, vorzugsweise mit einer Frequenz von 20 kHz

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oder mehr, ist über einen Transformator 4 3 an den Emitter 34 und die Basis 44 des Transistors Q4 und außerdem über einen Transformator 46 an den Emitter 26 und die Basis 47 des Transistors Q3 gedoppelt. Die Verbindungen mit den Transformatoren 43 und sind so ausgebildet, daß die Steuerspannung 42 an die Transistoren Q3 und Q4 gegenphasig angelegt werden, damit diese abwechselnd und wiederholt leitend gemacht werden, d. h. wenn der Transistor Q3 durchgeschaltet ist, ist der Transistor Q4 gesperrt und umgekehrt.

Ein Widerstand 56, eine Diode 57 und ein Widerstand 58 liegen in der genannten Reihenfolge in Reihe zwischen der Basis 59 des Transistors Q2 und der Basis 44 des Transistors Q4, wobei die Kathode der Diode 57 der Basis 59 zugewandt ist. Der Ausgang einer Quelle 61, die einen einzelnen Startimpuls 62 liefert, ist mit einem der Transistoren Q1 oder Q2 verbunden; in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist er mit dem Transistor Q2 verbunden und an den Emitter 34 des Transistors Q4 .und dem Verbindungspunkt 63 der Diode 57 und des Widerstands 58 angeschlossen. Der Startimpuls 62 kann mit der Steuerspannung oder dem Steuerstrom 42 synchronisiert sein, so daß der Transistor Q2 zu einer Zeit leitend gemacht wird, zu der der Transistor Q4 durchgeschaltet ist; anschließend wird, wie im folgenden beschrieben, der Transistor Q2 ( und auch der Transistor Q1.) mittels gespeicherter Ladungen, die aus dem Rücklaufstrom in der Last 16 gewonnen werden, periodisch leitend gemacht. Der Startimpuls 62 würde auch den Transistor Q4 leitend machen, wenn das Steuersignal 4 2 noch nicht begonnen hätte. Die Diode 57 blockiert einen Stromfluß aus der Basisstrecke des Transistors Q2, wie es im folgenden beschrieben wird. Bauteile 51, 52 und 53, die gleichen wie die Widerstände 56, 58 und die Diode 57, können zwischen der Basis 54 des Transistors Q1 und der Basis 47 des Transistors Q3 vorgesehen sein, wenn gleiche Hälften der Schaltungsanordnung erwünscht sind, beispielsweise wenn sie integrierte Schaltungen sind oder wenn die Wahlmöglichkeit bestehen soll, den Startimpuls 62 an den Transistor Q1 oder an den Transistor Q2 anzulegen. Eine Diode D1 liegt zwischen dem Schaltungspunkt 12 und der

. 9.

Basis 54 des Transistors Q1, wobei ihre Kathode zur Basis 54 gerichtet ist, und zwei nicht-lineare Vorrichtungen, wie Transistoren oder Dioden D3, D5 sind mit einem Widerstand 78 zwischen den gleichen Punkten in Reihe geschaltet, wobei ihre Anoden zur Basis 54 gerichtet sind. Ein Klemmtransistor Q5 ist der Wicklung 46 parallel geschaltet, wobei sein Kollektor 76 bzw. der Emitter- 77 mit der Basis 47 und dem Emitter 26 des Transistors Q3 verbunden sind, und seine Basis 79 ist mit dem Knotenpunkt des Widerstands 78 und der Diode D5 verbunden. In ähnlicher Weise ist eine Diode D2 zwischen die Exngangsspannungskleinme 12 und die Basis 59 des Transistors Q2 geschaltet, wobei ihre Kathode zur Basis 59 gerichtet ist, und zwei nicht-lineare Vorrichtungen, wie beispielsweise Transistoren oder Dioden D4, D6, sind mit einem Widerstand 83 zwischen den gleichen Punkten in Reihe geschaltet, wobei ihre Anoden zur Basis 59 gerichtet ist. Ein Klemmtransistor Q6 ist der Wicklung 43 parallel geschaltet, wobei sein Kollektor 81 und sein Emitter 82 auf entsprechende Weise mit der Basis 44 und dem Emitter 34 des Transistors Q4 verbunden sind, und seine Basis 84 ist mit dem Verbindungspunkt des Widerstandes 83 und der Diode D6 verbunden.

Die Schaltung gemäß Figur 1 arbeitet folgendermaßen, wobei auf die in Figur 2 gezeigten Kurven Bezug genommen wird. Der Einschaltimpuls 62, der ein kürzere Zeitdauer haben kann als die einzelznen Rechteckschwingungen 42, tritt synchron mit den Rechteckschwingungen 42 auf, damit der Transistor Q2 zur selben Zeit eingeschaltet wird und leitend ist, zu der der Transistor Q4 leitend ist. Der Einschaltimpuls 62 kann eine sehr kurze Zeitdauer haben und vor dem Ende der ersten Halbperiode der an den Transistor Q4 angelegten Rechteckschwingung enden, wie es in Figur 2 gezeigt ist, weil eine gespeicherte Ladung in dem Transistor Q2 durch den Einschaltimpuls 62 induziert wird, die den Transistor Q2 während der Zeit leitend hält, während der der Transistor Q4 leitend ist, wie es in der deutschen Patentanmeldung P 1 33 924.7 näher erläutert ist. Während die Transistoren Q2 und Q4 somit leitend sind, fließt Strom von der positiven

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Klemme 11 durch die Wicklung 21b der Last 16 und die Transistoren Q2 und Q4 zur negativen Klemme 12. Bei der umkehr der Polarität der Steuerspannung der Rechteckschwingung 42 wird der Transistor Q3 in den leitenden Zustand gebracht, und der Transistor Q4 wird gesperrt, wodurch der Strom in der Last 16 unterbrochen wird; in der induktiven Komponente der Last gespeicherte Energie erzeugt jedoch eine "Rücklauf-Spannung und -strom in der Wicklung 21b, die in der Wicklung 21a eine Spannung größerer negativer Polarität am Kollektor 22 des Transistors Q1 induziert als die negative Spannung an der Klemme 12, wodurch ein Strom durch die Diode D1 und die Basis 54 und den Kollektor 22 des Transistors Q1 fließt. Dieser durch den Rücklauf hervorgerufene Stromimpuls 66 in der Basis 54 macht den Transistor Q1 voll leitend. Während dieser Zeit arbeitet der Transistor Q1 als umgekehrter Transistor, wobei die Basis-Kollektor-Strecke zum Emitter und die Basis-Emitter-Strecke zum Kollektor wird. Während dieser Zeit wird eine Ladung 67 in dem Transistor Q1 gespeichert. Wenn die induktive Energie verbraucht worden ist, hält die gespeicherte Ladung den Transistor Q1 im leitenden Zustand, so daß nun Strom von der Klemme 11 durch die Lastwicklung 21a und die Transistoren Q1, Q3 zur Klemme 18 fließt, wobei der Strom in der Last 180° phasenverschoben ist zu dem Stromfluß, wenn die Transistoren Q2 und Q4 durchgeschaltet sind. Die gespeicherte Ladung fließt teilweise ab, wie es durch die Kurve 67 gezeigt ist; die Frequenz des Rechtecksteuersignals wird jedoch ausreichend hoch gewählt (beispielsweise 20 kHz), so daß die gespeicherte Ladung den leitenden Zustand des Transistors während der Halbperiode der Recheckschwingung aufrechterhält. Wenn die Rechteckschwingung 42 danach die Transistoren Q3 und Q1 sperrt und den Laststrom beendet, erzeugt die in der induktiven Komponente der Lastwicklung 21b gespeicherte Energie eine Rücklaufspannung und einen Rücklaufstrom 68 (negativer Polarität), der über die Kollektor-Basisstrecke des Transistors Q2 und die Diode D2 geleitet wird, wie es in der Zeichnung gezeigt ist, welcher den Transistor Q2 wieder leitend macht, der als umgekehrter Transistor arbeitet, und eine gespeicherte Ladung 69 in dem Transistor erzeugt, die

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den Transistor bis zur nächsten Halbwelle der Recheckschwingung in einem voll leitenden Zustand hält. Der Prozeß wiederholt sich und bewirkt, daß eine Rechteckspannung 71 an die Last 16 angelegt wird, so daß ein Wechselstrom 42 in der Lastvorrichtung 19 fließt.

Transistoren haben nicht die Neigung, augenblicklich ein- und auszuschalten. Es ist eine gewisse Zeit erforderlich, beispielsweise wenige Mikrosekunden oder Mi 1.1 i sckunclon , um vom nichtleitenden Zustand in den voll-leitenden ZusLand über/.ugehen und umgekehrt. Die Transistorabschaltzeit wird aufgrund der oben beschriebenen gespeicherten Ladung verlangsamt, weil diese ihn im leitenden Zustand zu halten versucht. Die Schaltungsanordnung minimiert dieses Problem durch Verbinden der Dioden D3, D5 und D4, D6 mit den Basen der Transistoren Q1 bzw. Q2 und durch öffnen der Emitterstrompfade der Transistoren Q1 und Q2 mit Hilfe der Umschaltsteuertransistoren Q3 und Q4. Wenn angenommen wird, daß die Transistoren Q1 und Q3 während einer Halbperiode des Schaltungsbetriebes leitend sind, treibt anschließend die Steuerspannung 42 die Basis 47 des Transistors Q3 in den negativen Bereich, um den Transistor Q3 zu sperren. Wenn der Transistor Q3 gesperrt ist, nimmt sein Strom ab und seine Kollektor-Emitter-Impedanz nimmt zu, was bewirkt, daß die Spannung der Elektroden des Transistors Q1 auf die positive Spannung an der Klemme 11 ansteigt; wenn die ansteigende Spannung an der Basis 54 den Einschaltwert für den Übergang in den leitenden Zustand der Dioden D3 und D5 erreicht, werden diese leitend und leiten einen Strom

ab, des Transistors Q1 durch die Basis 54/ wie es durch die Kurve 73 gezeigt ist. Dieser Strom 73 fließt von der Klemme 11 durch die

2 1 Hf

Wicklung/ die Kollektor-Basis-Strecke 22, 54 des Transistors Q1, die die' Dioden D3, D5 und den Widerstand 78 parallel zur Basis-Emitter-Strecke des Transistors Q5 zur Klemme 12. Dieser negative Basisstromstoß führt die restliche gespeicherte Ladung schnell aus der Basis 54 des Transistors Q1 ab, wie es durch die Bezugs^ zahl 67 in Figur 2 dargestellt ist, wodurch der Transistor Q1 sehr schnell sperrt. Während dieses Ladungsabführvorganges fließt

BAD ORiGSNAL

der gesamte Strom des Kollektors 22 durch die Basis 54, und es fließt kein Strom durch den Emitter 23, was das Abschalten des Transistors Q1 beschleunigt. Dieser Stromfluß hört bei Erschöpfung der gespeicherten Ladung auf. Wenn der Transistor Q1 vollständig sperrt, ist das Transistorpaar Q1, Q3 vollständig abgeschaltet. Ebenso, wenn der Transistor Q4 abgeschaltet wird, nimmt seine Kollektor-Emitter-Impedanz zu, was bewirkt, daß die Spannung der Elektroden des Transistors Q2 auf den Wert der Spannung an der Klemme 11 ansteigt, die Dioden D4, D6 werden leitend, und ein Stromstoß 74 fließt durch die Kollektor-Basis-Strecke 31, 59 und führt die restliche gespeicherte Ladung schnell ab, wie es durch die Bezugszahl 69 in Figur 2 dargestellt ist, wodurch der Transistor Q2 sehr schnell sperrt und den Stromfluß in dem Transistorpaar Q2, Q4 beendet. Die Ladungsabführstromimpulse 73, 74 dauern eine sehr kurze Zeit, beispielsweise eine Mikrosekunde. Die Anzahl der Dioden D3, D5 und D4, D6, die in Reihe benutzt werden, hängt von dem gewünschten Einschaltpunkt für den Vorgang des Abführens der gespeicherten Ladung ab.

Das vorstehend beschriebene schnelle Abschalten hilft gewährleisten, daß beide Transistoren eines Paares (oder wenigstens einer der Transistoren) zu der Zeit abgeschaltet werden, zu der das andere Transistorpaar für die nächste Betriebshalbperiode eingeschaltet wird. Die Klemmtransistoren Q5 und Q6 arbeiten folgendermaßen. Während der vorgenannten Zeiten, wenn die gespeicherten Ladungen von der Basis 54 des Transistors Q1 "abgeführt" werden, schaltet die Vorspannung über dem Widerstand 78 den Transistor Q5 durch, und sein Kollektor 76 und sein Emitter 77 sind über die Basis 47 und den Emitter 26 des Transistors Q3 geschaltet, um sicherzustellen, daß dieser vollständig gesperrt und verhindert ist, daß dieser unerwünschter Weise leitend oder teilweise leitend wird, falls eine zufällige transiente oder flüchtige Spannungsspitze in dem Steuersignal 42 auftritt. Der Transistor Q6 arbeitet in ähnlicher Weise, wenn gespeicherte Ladungen von der Basis 59 des Transistors Q2 abgeführt werden.

Es wird nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Figur 3 beschrieben, die einen vereinfachten und wirtschaft-

BAD ORlQSNAL

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lichereren Gegentakt-Weciiselrichtcr zeigt als der in Figur 1 ist. Das bevorzugte AusfUhrungsbeispiel verwendet eine einzige Steuerschaltung zum Steuern beider Gegentakt-Schalttransistoren Q1 und Q2 und eliminiert somit zwei Transistoren (Q4 und Q6) und Transformatoren 43, 46 und andere gemäß Figur 1 erforderliehe Bauelemente. Das Steuersignal 4 2' gemäß Figur 3 hat eine andere Kurvenform als das Steuersignal 42 gemäß Figur 1, wie es im folgenden noch näher beschrieben wird. Die Schaltungskomponenten in Figur 3, die die gleichen oder äquivalent gegenüber denjenigen in Figur 1 sind, sind in gleicher Weise wie in Figur 1;bezeichnet. \

In Figur 3 ist die Last 16 einschließlich des Lasttransformators 21 und der Lastvorrichtung 19 als die gleiche wie in Fig. 1 gezeigt. Die Transistoren Q1 und Q3 sind mit ihren Kollektor-Emitter-Ausgangselektroden zwischen dem Ende der Lastwicklöingshälfte 21a und der negativen Anschlußklemme 12 in Reihe geschaltet, wie in Figur 1. Der Transistor Q2 ist mit seinem Kollektor 31 mit dem Ende der Transformatorwicklungshälfte 21b verbunden und, anders als in Figur 1, ist sein Emitter 32 gleichzeitig mit dem Kollektor 24 des Transistors Q3 und dem Emitter 2 3 des Transistors Q1 verbunden. Die Dioden D1 und D2 zur Bildung von Strompfaden für gespeicherte Ladungen sind auf entsprechende Weise zwischen die Basiselektroden der Transistoren Q1 und Q2 und die negative Anschlußklemme 12 geschaltet, wie in Fig. 1. Ein'Klemmtransistor Q5 weist einen Kollektor 76, der mit der Basis 47 des Transistors Q3 verbunden ist, und einen Emitter 77 auf, der mit der negativen Anschlußklemme 12 verbunden ist. Die Dioden D3, D4 sind entqeqenqesetzt in Reihe qeschaltet zwischen den Basiselektroden 54, 59 der Transistoren Q1 und Q2, und eine Diode D5 und ein Widerstand 78 sind zwischen den Knotenpunkt der Dioden D3, D4 und die negative Anschlußklemme 12 geschaltet, wie es in Figur 3 gezeigt ist, wobei die Dioden, D3, D4 und D5 mit ihren Kathoden zur Anschlußklemme 12 gerichtet sind. Die Basiselektrode 79 des Transistors Q5 ist mit dem Knotenpunkt der Diode D5 des Widerstandes 78 verbunden.

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Eine Quelle 41 für das Steuerspannungssignal 42' ist zwischen die Basiselektrode 47 des Transistors Q3 und die negative Anschlußklemme 12 geschaltet. Ein Widerstand 51, eine Diode 52 und ein Widerstand 53 sind in der genannten Reihenfolge zwischen die Basis 54 des Transistors Q1 und die Basis 47 des Transistors Q3 geschaltet, wobei die Kathode der Diode 52 zur Basis 54 gerichtet ist. Die Quelle 61 für einen Startimpuls 62 ist zwischen den Knotenpunkt der Diode 52 und des Widerstandes 53 und die negative Anschlußklemme 12 geschaltet.

Die Schaltungsanordnung gemäß Figur 3 arbeitet folgendermaßen, wobei auf die Kurven gemäß Figur 4 Bezug genommen wird. Die Schalttransistoren Q1 und Q2 werden abwechselnd und wiederholt leitend gemacht, und der Steuertransistor Q3 wird während jeder Leitfähigkeitsperiode der Transistoren Q1 und Q2 durchgeschaltet, wie es im folgenden beschrieben wird. Während der Betriebshalbwellen, wenn die Transistoren QI und Q3 durchgeschaltet sind, fließt Strom durch die Primärwicklungshälfte 21a, und während der abwechselnden Halbwellen, wenn die Transistoren Q2 und Q3 durchgeschaltet sind, fließt Strom durch die Primärwicklungshälfte 21b, wobei eine kontinuierliche Reihe von Vollwellen der Lastspannung 71 und des Lampenstromes 72 entsteht, wie es in Figur 4 gezeigt ist. Das Steuersignal 42' hat die Form von rechteckigen oder rechtwinkligen Kurven positiver Polarität, die durch kurze "Aus- oder Niederspannungsperioden 42a¹ getrennt sind, die nur wenige Mikrosekunden betragen können. Wenn das Steuersignal 42' eine Frequenz von 40 kHz hat, haben die Lastspannung 71 und der Strom 7 2 eine Frequenz von 20 kHz.

Beim Starten des Betriebs der Schaltungsanordnung macht das Steuersignal 42' den Steuertransistor Q3 wiederholt leitend mit kurzen "Aus"-Zeitperioden 42a; jedoch sind die Schalttransistoren Q1 , Q2 beide gesperrt aufgrund des Fehlens einer positiven Basisspannung bis der Startimpuls 6 2 an eine der Basen angelegt wird, beispielsweise an die Basis 54 des Transistors Q1, wodurch ein Strom 68 injiziert wird, um darin eine gespeicherte Ladung 69 zu bilden. Daraufhin wird der Transistor Q1 leitend und es

BAD ORIGINAL

fließt ein Strom von der Klenme 11 durch die Transformatorwicklung 21a und die Transistoren Q1, Q3 zur Anschlußklemme 12. Dieser Strom fließt bis zur nächsten "Aus"-Periode 42a¹ des Steuersignals 42', woraufhin der Transistor Q3 für einen kurzen Moment gesperrt wird, um den Stromfluß zu unterbrechen. Während der Transistor Q3 somit momentan sperrt, steigen die Spannungen an den Elektroden des Transistors Ql in Richtung auf das positive Potential der Anschlußklemme 11 an und erreichen die Durchschaltspannung der Dioden D3 und D5, wodurch diese leitend werden und die gespeicherte Ladung vom Transistor Q1 über die Dioden D3, D5 und den Widerstand 78 parallel zur Basis-Emitter-Strecke des Transistors Q5 ableiten oder "entladen", wie es durch die Bezugszahl 74 angedeutet ist. Dieser Ableitstrom durch den Widerstand 78 erzeugt eine Spannung an der Basis 79 des Klemmtransistors Q5, die den Transistor Q5 durchschaltet, so daß es den Transistor Q3 in die Sperrstellung klemmt, um zu verhindern, daß dieser durch irgendwelche Störspitzen oder transiente Spitzen in dem Steuersignal 42' während dessen Sperrperiode 42a¹ durchgeschaltet wird. Der Stromabfall in der Wicklung 21a, wenn die Transistoren Q3 und Q1 gesperrt sind, bewirkt, daß ein Induktionsspannungsstrom oder "Kick" auftritt, der in der Wicklung 21b magnetisch induziert wird mit einer negativen Polarität am Kollektor 31 des Transistors Q2 mit einer größeren Amplitude als an der Anschlußklemme 12, wodurch ein Stromimpuls von der Klemme durch die Diode D2, die Basis-Kollektor-Strecke des Transistors Q2 und durch die Wicklung 21b zur Anschlußklemme 11 fließt, so daß eine gespeicherte Ladung 67 im Transistor Q2 gebildet wird, um ihn durchzuschalten; etwa zu dieser Zeit (und bevor die induktive Energie abgeführt ist) schaltet das Steuersignal 42' den Transistor QJ wieder durch und schließt einen Strompfad von der Anschlußklemme 11 über die Wicklung 21b und die Transistoren Q2, Q3 zur Anschlußklemme 12, so daß ein Zyklus der Wechselspannung 71 und des Stroms 72 in der Last 16 vervollständigt wird.

Bei der nächsten momentanen Abschaltung 42a' des Steuersignals 42' wird der Transistor Q3 momentan gesperrt-die Elektroden des

Transistors Q2 steigen in Richtung auf das positive Potential an der Anschlußklemme 11 an und über die Durchschlagspannung der Dioden D4 und D5, und die gespeicherte Ladung im Transistor Q2 wird durch die Dioden D4, D5 und den Widerstand 78 abgeführt (s. Bezugszahl 73 in Figur 4), wodurch der Transistor Q2 gesperrt und der Klemmtransistor Q5 durchgeschaltet wird, wie es vorstehend insgesamt bereits für das Sperren des Transistors Q1 beschrieben wurde. Weiterhin induziert zur gleichen Zeit der induktive Rückführungs-Kick in der Wicklung 21b einen Spannungsimpuls in der Wicklung 21a, der bewirkt, daß ein Stromimpuls 68 durch die Kollektor-Basis-Strecke des Transistors Q1 und die Diode D1 fließt, wodurch wiederum eine gespeicherte Ladung 69 im Transistor Q1 gebildet wird, die diesen während der nächsten Leitfähigkeitsperiode des Transistors Q3 durchgeschaltet hält, woraufhin ein weiterer Betriebszyklus beginnt. Die Diode D5 kann weggelassen werden, und der Knotenpunkt der Dioden D3 und D4 kann direkt mit der Basis 79 des Transistors Q5 verbunden werden, wenn die Dioden D3 und D4 geeignete Durchschaltspannungscharakteristiken haben.

Das vorstehend beschriebene Schalten der Transistoren Q1 und Q2 in abwechselnder Folge setzt sich fort, wodurch ein Gegentakt-Schalten der Last 16 unter der Steuerung des einzigen Steuertransistors Q3 herbeigeführt wird. Es sei bemerkt, daß der Klemmtransistor Q5 erwünscht aber für die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung nicht notwendig ist.

L e eV s ei t e

Claims

Patentansprüche

1 .JGegentakt-Wechselrichterschaltung mit einer Last, die eine induktive Komponente aufweist, gekenn ζ eichnet durch ein Paar Transistoren (Q1, Q2) , die mit der Last für einen Gegentaktbetrieb verbunden sind, und eine Einrichtung (Q3), die die Transistoren abwechselnd durchschaltet durch gespeicherte Ladungen, die durch eine induzierte Rücklaufspannung in der Last erzeugbar sind, und die eine Steuerschaltung aufweist, die periodisch beide Transistoren (QI, Q2) gleichzeitig leitunfähig macht und eine Ableitung von irgendeiner remanenten gespeicherten Ladung darin herbeiführt.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch g e kennnze lehnet , daß eine Quelle (61) für einen Startimpuls (62) vorgesehen ist, die derart geschaltet ist, daß zunächst einer der Transistoren CQ1, Q2) durchschaltbar ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gegekennzeichnet, daß die Last eine mit einer Mittelanzapfung versehene Wicklung (21) eines induktiven Bauteils ist, wobei eine Ausgangselektrode von jedem der Transistoren (Q1, Q2) auf entsprechende Weise mit den Enden der Wicklung verbunden ist.
4. Gegentakt-Wechselrichterschaltung mit ersten und zweiten Eingangsklemmen zur Aufnahme einer Eingangsgleichspannung und einer induktiven Last mit einer eine Mittelanzapfung aufweisenden Wicklung, deren Mittelanzapfung mit der ersten Eingangsklemme verbunden ist,

gekennzeichnet durch einen ersten Transistor (QI), dessen Kollektor-Emitter-Strecke zwischen das eine Ende der Wicklung und einen Schaltungspunkt geschaltet ist, einen zweiten Transistor (Q2), dessen Kollektor-Emitterstrecke zwischen das andere Ende der Wicklung und den Schaltungspunkt geschaltet ist, Schaltmittel (Q3), die zwischen den Schaltungspunkt und die zweite Anschlußklemme (12) geschaltet sind, Mittel, die den Schalter (Q3) abwechselnd leitend und nicht-leitend machen, wobei die Leitfähigkeitsperioden relativ langer sind als die Nicht-Leitfähigkeitsperioden, erste Diodenmittel (DI, D2), die in entsprechende Strompfade zwischen den Basiselektroden (44, 59) der ersten und zweiten Transistoren (Q1, Q2) und dem zweiten Eingangsanschluß (12) geschaltet sind zur Stromleitung in einer Richtung, die die Bildung aufeinanderfolgender gespeicherter Ladungen in den Transistoren aus induzierten Rücklaufspannungsimpulsen erleichtern, die in der Wicklung jedesmal dann erzeugt werden, wenn die Schaltmittel nicht-leitend werden, und zweite Diodenmittel (D3, D4, D5), die in Strompfade zwischen den Basiselektroden (54, 59) und den zweiten Eingangsanschluß (12) geschaltet sind zur Leitung von Strom in einer Richtung, die die Abfuhr von jeder restlichen gespeicherten Ladung aus jedem der Transistoren am Ende seiner Leitfähigkeitsperiode erleichtert.

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5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Schaltmittel (Q3) einen dritten Transistor aufweisen, dessen Kollektor-Emitterstrekke zwischen den Schaltungspunkt und den zweiten Eingangsanschluß (12) geschaltet sind, und eine Quelle (41) eines Steuersignals (42') mit der Basis (47) des dritten Transistors (Q3) verbunden ist.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß ein vierter Transistor (Q5) mit seiner Kollektor-Emitter-Strecke der Basis-Emitter-Strecke des dritten Transistors (Q3) parallel geschaltet ist, und eine Signaleinrichtung mit dem vierten Transistor (Q5) verbunden ist, um diesen durchzuschalten, wenn der dritte Transistor (Q3) nicht-leitend ist derart, daß der dritte Transistor (Q3) in dem nicht-leitenden Zustand festgehalten bzw_s festgeklemmt ist.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die zweiten Diodenmittel (D3, D4, D5) erste und zweite Dioden, die zwischen den Basiselektroden (54, 59) der ersten und zweiten Transistoren (C1, Q2) entgegengesetzt in Reihe geschaltet sind, und Mittel (L5) umfassen, die den Knotenpunkt der ersten und zweiten Dioden mit der Basis (79) des vierten Transistors (Q5) verbinden.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die den Knotenpunkt der ersten und zweiten Dioden mit der Basis des vierten Transistors verbindenden Mittel eine dritte Diode (D5) aufweisen.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die zweiten Diodenmittel

Ulek-(D3, D4, D5) erste und zweite Dioden, die zwischen den IVisin-

troden (54, 59) der ersten und zweiten Transistoren (Q1-, 02)

entgegengesetzt in Reihe geschaltet sind, und Schaltungsmittel umfassen, die den Knotenpunkt der ersten und zweiten Dioden mit dem zweiten Eingangsanschluß (12) verbinden.
10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Schaltungsmittel eine dritte Diode aufweisen.
11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß eine Quelle (61) für einen Startimpuls (62) derart geschaltet ist, daß sie zunächst einen

der Transistoren durchschaltet.
12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß eine Quelle (61) für einen Startimpuls (62) derart geschaltet ist, daß sie zunächst den dritten Transistor (Q3) und einen der ersten und zweiten Transistoren (Q1, Q2) durchschaltet.