DE3533798A1 - Trennuebertrager - Google Patents

Trennuebertrager

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DE3533798A1
DE3533798A1 DE19853533798 DE3533798A DE3533798A1 DE 3533798 A1 DE3533798 A1 DE 3533798A1 DE 19853533798 DE19853533798 DE 19853533798 DE 3533798 A DE3533798 A DE 3533798A DE 3533798 A1 DE3533798 A1 DE 3533798A1
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DE
Germany
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transformer
switching transistor
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frequency generator
control
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Withdrawn
Application number
DE19853533798
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English (en)
Inventor
Karl Ludwig Dipl Ing Eiffert
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Rockwell Collins Deutschland GmbH
Original Assignee
Teldix GmbH
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Publication date
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/687—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
    • H03K17/689—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors with galvanic isolation between the control circuit and the output circuit
    • H03K17/691—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors with galvanic isolation between the control circuit and the output circuit using transformer coupling

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Trennübertrager für Ansteuersignale eines Schalttransistors nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Ein derartiger Trennübertrager ist bekannt (DE-OS 31 23 272).
Bei der Übertragung von Spannungen wird in vielen Fällen eine Potentialtrennung erforderlich, die sich bei Wechselspannungen sehr einfach mit einem Übertrager verwirklichen läßt, der getrennte Primär- und Sekundärwicklungen aufweist. Zur Übertragung von Gleichspannungen oder Impulsen sind Koppelglieder wie z. B. Optokoppler bekannt, die gleichfalls ohne großen Aufwand eine Potentialtrennung ermöglichen. Nachteilig bei der Verwendung von Optokopplern wie auch bei dem Trennübertrager gemäß dem angeführten Stand der Technik ist die Forderung nach einer zusätzlichen Versorgungs- bzw. Taktspannung. Gerade bei der Ansteuerung eines MOS-FET-Schaltelements ist bisher zur Erzielung von kurzen Schaltzeiten eine negative und eine positive Versorgungsspannung nötig.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Trennübertrager zu schaffen, der keine zusätzliche Versorgungs- oder Taktspannung benötigt und einfach aufgebaut ist.
Diese Aufgabe wird in drei alternativen Lösungen entsprechend den Merkmalen der Kennzeichen der Ansprüche 1, 2 und 3 gelöst.
Gemäß der ersten Lösung wird ein besonders einfacher Aufbau der Schaltung erzielt. Insbesondere dort, wo die Ansteuersignale relativ hochfrequent sind und direkt ohne Zwischenschaltung eines Oszillators übertragen werden können, bietet sich der beschriebene Schaltungsaufbau an. Durch die Anwendung zweier Übertrager für das Aktivieren und Sperren des Schalttransistors wird eine gegen äußere Störungen, wie Strahlungseinwirkungen, Störspannungen u. ä. gesicherte Ansteuerung erzielt. Die Sekundärwicklungen der Übertrager können dabei gegensinnig auf den Gate-Eingang des Schalttransitors gelegt werden, so daß der Transistor mit einem positiven Impulse der ersten Sekundärwicklung durchgeschaltet und mit einem positiven Impuls der Sekundärwicklung des zweiten Übertragers gesperrt wird. Selbstverständlich können alle hier beschriebenen Signale auch in invertierter Form zur Ansteuerung genutzt werden. Die Erfindung beschränkt sich daher nicht auf die Zuordnung Aufflanke des Ansteuersignal - Durchschalten der Schalttransistors bzw. umgekehrt.
Die in Anspruch 2 formulierte Lösung ist besonders bei sehr niederfrequenten Schaltsignalen bis hin zu Schaltzyklen mit großen Zeitabständen vorteilhaft. Dabei wird mittels des Ansteuersignals die von einem Oszillator erzeugte Frequenz auf den ersten bzw. zweiten Übertrager geschaltet. Die sekundärseitige Schaltungsanordnung erfährt jedoch dadurch keine Änderung.
Auch die dritte Lösung ist für niederfrequente Schaltsignale geeignet. Hier werden mittels des Ansteuersignals zwei Oszillatoren wechselweise aktiviert. Die Oszillatorfrequenz ist beliebig, sollte jedoch oberhalb der maximalen Schaltfrequenz liegen.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und aus den Unteransprüchen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die Fig. zeigt einen Schaltungsaufbau bei dem an dem Eingang A die Ansteuersignale für den Schalttransistor 1 anliegen. Ein am Eingang A anliegendes H-Signal aktiviert über das Nand-Gatter 19 den Oszillator 2, während der Oszillator 9 im Ruhezustand verharrt. Das Frequenzsignal des Oszillators 2 erzeugt mittels des Transistors 4 einen Strom in der Primärwicklung 5 des Übertragers 6. Der in der Sekundärwicklung 7 des Übertragers 6 erzeugte Impuls steuert den Transistor 8 durch, gleichzeitig wird mittels des Spannungsimpulses der Schalttransistor 1 angesteuert. Die entsprechend der Oszillatorfrequenz gebildeten Spannungsimpulse sorgen für ein kontinuierliches Ansteuern des Schalttransistors 1. Aufgrund der zwischengeschalteten Diode 19 werden nur positive Impulse dem Gate-Eingang zugeführt. Bei einem Ausbleiben der Impulse würde der Transistor nicht sofort sperren, der kapazitive Gate-Eingang des MOS-FET sorgt für eine verzögerte Abschaltung. Dies bedeutet jedoch, daß für definierte Schaltpunkte die Gate-Spannung auf 0-Potential gelegt werden muß. Hierzu aktiviert eine Abflanke des Ansteuersignals am Eingang A über das Nand-Gatter 19 den Oszillator 9. Dessen Frequenzsignal bildet über den Transistor 10 einen Strom in der Primärwicklung 11 des Übertragers 12. Den Primärwicklungen 5 und 12 sind Rücklaufdioden 13, 14 parallel geschaltet. Das in der Sekundärwicklung 15 gebildete Signal steuert den Transistor 16 durch, das an dem Diodenausgang der Diode 17 stehende Signal ist gegenüber dem Gate-Eingang des Schalttransistors 1 positiv und bewirkt damit ein Sperren des Transistors 1. Der Sperrzustand bleibt solange erhalten, bis das Signal am Eingang A wieder einen H-Pegel annimmt und damit die von dem Oszillator 9 gebildeten Impulse unterbrochen werden. Gleichzeitig sorgt der Oszillator 2 wiederum für ein Durchsteuern des Schalttransistors 1.
  • Bezugszeichen  1 Schalttransistor
     2 Oszillator
     3 Oszillator
     4 Transistor
     5 Primärwicklung
     6 Übertrager
     7 Sekundärwicklung
     8 Transistor
     9 Oszillator
    10 Transistor
    11 Primärwicklung
    12 Übertrager
    13 Diode
    14 Diode
    15 Sekundärwicklung
    16 Transistor
    17 Diode
    18 Diode
    19 NAND-Gatter
    20 

Claims (4)

1. Trennübertrager für Ansteuersignale eines Schalttransistors in MOS-FET-Technik, mit einer Eingangsschaltung, einem ersten Übertrager und einer Ausgangsschaltung dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Übertrager vorgesehen ist und mittels der Eingangsschaltung eine Aufflanke des Ansteuersignals (A) dem ersten Übertrager (6) und eine Abflanke des Ansteuersignals (A) dem zweiten Übertrager (12) zugeführt wird, wobei die Sekundärwicklungen (7, 15) der Übertrager (6, 12) mit dem Steuereingang des Schalttransistors (1) derart verbunden sind, daß der durch den ersten Übertrager (6) erzeugte Impuls den Schalttransistor (1) durchschaltet und der durch den zweiten Übertrager (12) erzeugte Impuls den Schalttransistor (1) sperrt.
2. Trennübertrager für niederfrequente Ansteuersignale eines Schalttransistors in MOS-FET-Technik, mit einer Eingangsschaltung die einen Frequenzgenerator aufweist, einen nachgeschalteten ersten Überträger und einer Ausgangsschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Übertrager (12) vorgesehen ist wobei ein H-Pegel des Ansteuersignals (A) das Ausgangssignal des Frequenzgenerators (2) auf den ersten Übertrager (6) schaltet und ein L-Pegel des Ansteuersignals (A) das Ausgangssignal des Frequenzgenerators (2) auf den zweiten Übertrager (12) schaltet und wobei die Sekundärwicklungen (7, 15) der Übertrager (6, 12) mit dem Steuereingang des Schalttransistors (1) derart verbunden sind, daß die durch den ersten Übertrager (6) erzeugten Impulse den Schalttransistor (1) durchschalten und die durch den zweiten Übertrager (12) erzeugten Impulse den Schalttransistor (1) sperren.
3. Trennübertrager für niederfrequente Ansteuersignale eines Schalttransistors in MOS-FET-Technik, mit einer Eingangsschaltung die einen ersten Frequenzgenerator aufweist, einen nachgeschalteten ersten Übertrager und einer Ausgangsschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Frequenzgenerator (9) eingangsseitig vorgesehen ist, wobei ein H-Pegel des Ansteuersignals (A) den ersten Frequenzgenerator (2) aktiviert und ein L-Pegel des Ansteuersignals (A) den zweiten Frequenzgenerator (8) aktiviert und dem zweiten Frequenzgenerator (9) ebenfalls ein Übertrager (12) nachgeschaltet ist, wobei die Sekundärwicklungen (7, 15) der Übertrager (6, 12) mit dem Steuereingang des Schalttransistors (1) derart verbunden sind, daß die durch den ersten Übertrager (6) erzeugten Impulse den Schalttransistor (1) durchschalten und die durch den zweiten Übertrager (12) erzeugten Impulse den Schalttransistor (1) sperren.
4. Trennübertrager nach Anspruch 1, 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklungen (7, 15) der Übertrager (6, 12) jeweils ausgangsseitig negative Impulse sperrende Schaltelemente (17, 19) aufweisen und die Sekundärwicklungen (7, 15) überkreuz auf den Steuereingang des Schalttransistors (1) geschaltet sind, wobei zur Unterbrechung der jeweils nicht angesteuerten Sekundärwicklung dieser nachgeschaltete Schalttransistoren (8, 16) vorgesehen sind.
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