DE3519489A1

DE3519489A1 - Oscillator

Info

Publication number: DE3519489A1
Application number: DE19853519489
Authority: DE
Inventors: Karl-Dieter 7835 Teningen Baum
Original assignee: FRITZ HUETTINGER ELEKTRONIK GM
Current assignee: FRITZ HUETTINGER ELEKTRONIK GM
Priority date: 1985-05-31
Filing date: 1985-05-31
Publication date: 1986-12-04
Also published as: DE3519489C2

Abstract

A push-pull oscillator (1) (Figure 2) exhibits a parallel resonant circuit having a resonant circuit capacitor (2) and a resonant circuit inductor (3). In addition, there are semiconductor switches (4) which are activated via feedback branches (6). According to the invention, semiconductor diodes (5) are connected in the feedback branches. This feedback ensures that the transistors operate with low forward losses in switching mode. <IMAGE>

Description

Oszillator Die Erfindung betrifft einen Oszillator, insbesondere einen Gegentaktoszillator mit einer Schwingkreisinduktivität und einer Schwingkreiskapazität sowie mit durch Rückkopplung angesteuerten Halbleiterschaltern. Oscillator The invention relates to an oscillator, in particular a push-pull oscillator with a resonant circuit inductance and a resonant circuit capacitance as well as with feedback controlled semiconductor switches.

Bei solchen Gegentaktoszillatoren ist es bekannt, eine ohmsche oder eine kapazitive Rückkopplung vorzusehen. Die bei einer ohmschen Rückkopplung auftretenden Steuerverluste werden zwar bei der kapazitiven Rückkopplung vermieden, jedoch treten auch bei der kapazitiven Rückkopplung Verluste in den Halbleiterschaltern auf, da diese nicht vollständig durchgeschaltet werden (sog. "C-Betrieb"). Nachteilig ist bei der kapazitiven Rückkopplung auch, daß. dem Schwingkreis Energie entzogen wird.In such push-pull oscillators, it is known to have an ohmic or to provide capacitive feedback. Those that occur with ohmic feedback Control losses are avoided with capacitive feedback, but they do occur losses in the semiconductor switches also occur with capacitive feedback, there these are not fully switched through (so-called "C operation"). Is disadvantageous with capacitive feedback also that. energy is withdrawn from the oscillating circuit.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Oszillator der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei dem die vorgenannten Nachteile vermieden werden, wobei insbesondere der Schaltungsaufwand gering ist. Dadurch soll insbesondere die Verlustleistung und damit auch der Kühlaufwand an den Halbleiterschaltern auch bei hohen Ausgangsleistungen des Oszillators vzw. bei Induktionserwärmung oder -schweißung verringert werden.The object of the present invention is to provide an oscillator of the initially mentioned to create the type mentioned, in which the aforementioned disadvantages are avoided, the circuit complexity in particular being low. This should in particular the Power loss and thus also the cooling effort on the semiconductor switches high output power of the oscillator vzw. with induction heating or welding be reduced.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere vorgeschlagen, daß in die Rückkopplungszweige zur Ansteuerung der Halbleiterschalter Dioden geschaltet sind.To solve this problem, it is proposed according to the invention in particular that that in the feedback branches to control the semiconductor switch diodes are connected are.

Bei dieser Rückkopplung ist sichergestellt, daß die Halbleiterschalter im Schaltbetrieb arbeiten,d.h. die Verlustleistung der Halbleiterschalter wird maßgeblich nur von den Durchlaßverlusten bestimmt. Durch die Art der Rückkopplung wird dem Schwingkreis praktisch keine Energie entzogen.This feedback ensures that the semiconductor switch work in switching mode, i.e. the power loss of the semiconductor switch is decisive determined only by the transmission losses. By the type of feedback practically no energy is extracted from the oscillating circuit.

Zweckmäßigerweise sind die Dioden in den Rückkopplungszweigen Avalanche-Dioden. Dadurch ist gleichzeitig ein überspannungsschutz realisiert.The diodes in the feedback branches are expediently avalanche diodes. Overvoltage protection is thereby implemented at the same time.

Zweckmäßigerweise sind in den Rückkopplungszweigen Dioden mit an die Arbeitsfrequenz angepaßter Rückwärtserholzeit eingesetzt. Dadurch ist eine entsprechende Anpassung an die Arbeitsfrequenz möglich.Appropriately, diodes are in the feedback branches with the Working frequency of adapted reverse recovery time used. This is a corresponding Adjustment to the working frequency possible.

Nachstehend ist die Erfindung anhand zweier Schaltbeispiele noch näher erläutert.The invention is explained in more detail below with the aid of two circuit examples explained.

Es zeigt: Fig. 1 ein Prinzipschaltbild mit den wesentlichen Bauteilen eines Gegentaktoszillators und Fig. 2 eine praktisch ausgeführte Schaltung eines Gegentaktoszillators.It shows: FIG. 1 a basic circuit diagram with the essential components a push-pull oscillator and FIG. 2 shows a practical circuit of a Push-pull oscillator.

Die in den Figuren 1 und 2 gezeigten Gegentaktoszillatoren 1 weisen jeweils eine Schwingkreiskapazität 2 sowie eine Schwingkreisinduktivität 3 auf, die parallel geschaltet sind. Der Schwingkreis wird mittels Halbleiterschaltern 4, im Ausführungsbeispiel MOS-Transistoren und Halbleiterdioden 5 in den Rückkopplungszweigen 6 angeregt. Der Vorteil der Rückkopplang über Halbleiterdioden liegt darin, daß die Umschaltung der Halbleiterschalter 4 immer beim Spannungsnulldurchgang des Schwingkreises erfolgt und somit die Schaltverluste minimal gehalten werden. Gleichzeitig wird eine Schaltlücke und damit verbundene Spannungsspitzen vermieden, so daß auf eine Beschaltung der Halbleiterschalter 4 verzichtet werden kann. Der Aufwand für diese Schaltung bleibt somit sehr gering. Durch diese Rückkopplung ist auch sichergestellt, daß die Halbleiterschalter 4 im Schaltbetrieb arbeiten, so daß die dort auftretenden Verlustleistungen gering bleiben.The push-pull oscillators 1 shown in Figures 1 and 2 have each has an oscillating circuit capacitance 2 and an oscillating circuit inductance 3, which are connected in parallel. The oscillating circuit is controlled by means of semiconductor switches 4, in the exemplary embodiment MOS transistors and semiconductor diodes 5 in the feedback branches 6 suggested. The advantage of the feedback length via semiconductor diodes is that the switching of the semiconductor switch 4 always when the voltage crosses zero of the resonant circuit takes place and thus the switching losses are kept to a minimum. At the same time will a switching gap and associated voltage peaks avoided, so that on a Circuitry of the semiconductor switch 4 can be dispensed with. The effort for this Circuit remains very small. This feedback also ensures that the semiconductor switch 4 work in switching mode, so that the occurring there Power losses remain low.

In Fig. 2 ist noch gut erkennbar, daß eine Anpassung der Schaltschwellen der Halbleiterschalter 4 an die Rückkopp lung auf einfache Weise z. B. in Form von Zenerdioden 7 durchgeführt werden kann. Für höhere Arbeitsfrequenzen ist diesen Zenerdioden 7 jeweils noch ein Kondensator 8 parallel geschaltet.. Anstatt einer Anpassung der Schaltschwellen über Zenerdioden können als Halbleiterschalter 4 auch D-MOS-Transistoren verwendet werden, bei denen diese Anpassung Schaltungsmaßnahmen nicht erforderlich sind.In Fig. 2 it can still be seen that an adaptation of the Switching thresholds the semiconductor switch 4 to the Rückkopp treatment in a simple manner, for. B. in the form of Zener diodes 7 can be carried out. For higher working frequencies this is Zener diodes 7 each have a capacitor 8 connected in parallel. Instead of one Adaptation of the switching thresholds via Zener diodes can also be used as semiconductor switches 4 D-MOS transistors are used in which this adaptation circuit measures are not required.

Je nach Dimensionierung der Bauteile kann der Oszillator in Frequenzbereichen unterhalb von 50 .Hz bis in den Megahertzbereich hinein arbeiten. Für Frequenzen bis ca. 50 kHz können bipolare Transistoren verwendet werden, die je nach geforderter Ausgangsleistung in Darlington-Schaltung und/oder Parallel-Schaltung angeordnet werden können. Für Frequenzen bis ca. 200 kHz kann eine Kascode-Schaltung aus V-MOS- und Bipolar-Transistoren bzw. aus V-MOS- und GTO-Thyristor Verwendung finden. Für Frequenzen von mehr als 200 kHz ist es zweckmäßig, nur noch V-MOS- oder D-MOS-Transistoren einzusetzen.An den Transformator 10 ist der "Induktor" 9, also die Schwinkreisinduktivität 3 angeschlossen. Dieser Transformator 10 dient der Anpassung an die Last.Der vorliegende Geyentaktoszillator dient insbesondere zur InAktionserwärmuns.Depending on the dimensioning of the components, the oscillator can operate in frequency ranges work below 50 .Hz into the megahertz range. For frequencies Up to approx. 50 kHz, bipolar transistors can be used, depending on the required Output power arranged in a Darlington circuit and / or parallel circuit can be. For frequencies up to approx. 200 kHz, a cascode circuit made of V-MOS and bipolar transistors or from V-MOS and GTO thyristors are used. For Frequencies of more than 200 kHz, it is advisable to use only V-MOS or D-MOS transistors To the transformer 10 is the "inductor" 9, that is, the oscillating circuit inductance 3 connected. This transformer 10 is used to adapt to the load. The present The key clock oscillator is used in particular to warm up in action.

Bei entsprechend hoohmiger Anwendung kann der HQchfrequenz-Transformator 10 entfallen. Dann ist es erforderlich, eine Trennung vom Netz in der Gleichstromversorgung vorzusehen.With a correspondingly high-resistance application, the high-frequency transformer 10 are not applicable. Then it is necessary to disconnect from the mains in the direct current supply to be provided.

Die Drosseln 11 können in Abweichung zu der Schaltung in Fig. 2 auch als einzige Drossel zusammengefaßt werden, wenn die Zuführung der Gleichspannung zur Versorgung des Hochfrequenz-Generators an einer Anzapfung in der Mitte des Transformators 10 auf der Primärseite erfolgt.In a departure from the circuit in FIG. 2, the chokes 11 can also can be summarized as a single choke when the supply of DC voltage to supply the high-frequency generator at a tap in the middle of the transformer 10 takes place on the primary side.

Erwähnt sei noch, daß durch die vorgesehene Art der Rückkopplung auf eine Beschaltung der Halbleiterschalter 4 verzichtet werden kann, da hierbei transiente Spannungen nicht entstehen können. Je nach der Arbeitsfrequenz des Oszillators müssen die Rückkoppeldioden 5 eine an diese Frequenz angepaßte Rückwärtserholzeit rr aufweisen. Durch die Ansteuerschaltung werden die Halbleiterschalter 4 nur gering zusätzlich belastet. Werden als Rückkoppeldioden 5 solche mit Avalanche-Charakteristik gewählt, so ist gleichzeitig ein Überspannungsschutz realisiert.It should also be mentioned that due to the intended type of feedback a wiring of the semiconductor switch 4 can be dispensed with, since this is transient Tensions cannot arise. Depending on the working frequency of the oscillator you need the feedback diodes 5 have a reverse recovery time rr adapted to this frequency. As a result of the control circuit, the semiconductor switches 4 are only small Additionally burdened. If 5 feedback diodes with avalanche characteristics are selected, in this way, overvoltage protection is implemented at the same time.

Alle in der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All shown in the description, the claims and the drawing Features can be essential to the invention both individually and in any combination with one another be.

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Claims

Oscillator claims 11I oscillator, in particular push-pull oscillator with a resonant circuit inductance and a resonant circuit capacitance as well as through Feedback controlled semiconductor switches, d a d u r c h e k e n n z e i c h n e t that diodes are connected in the feedback branches.

2. Oscillator according to claim 1, characterized in that the diodes are avalanche diodes in the feedback branches.

3. Oscillator according to claim 1 or 2, characterized in that in the feedback branches diodes with a reverse recovery time adapted to the operating frequency (trr) are used.

- Description -