DE3625689C2 - Basissteuerung in einem Transistor-Wechselrichter - Google Patents

Basissteuerung in einem Transistor-Wechselrichter

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Description

Die Erfindung betrifft eine Basissteuerung für einen im Schaltbetrieb arbeitenden Leistungstransistor in Darlingtonschaltung in einem Transistor-Wechselrichter.
Aus der Zeitschrift "Elektrotechnik", 67 (1985), Heft 8, Seiten 12 bis 19 ist eine Ansteuerschaltung für GTO- Thyristoren bekannt, mit einer Steuerschaltung zur Steuerung einer Durchlaß- und einer Sperr-Stromrichtung durch das Gate des GTO mittels eines Impulssignals, das an einem Fotokoppler abgeben wird, der durch dieses Impulssignal ein- und ausgeschaltet wird, einem ersten verstärkenden Transistor in einer dem Photokoppler nachfolgenden Stufe, einem Anschluß für eine erste Leistungsquelle zur Lieferung eines Durchlaßstroms an das Gate des GTO und einem zweiten Transistor, der an das Gate des GTO unmittelbar einen Sperrstrom liefert, wenn das Impulssignal abgeschaltet und der GTO ausgeschaltet wird, wobei eine mit dem zweiten Transistor verbundene zweite Leistungsquelle den Sperrstrom liefert. Dabei ist ein Verbindungspunkt der negativen Elektrode der ersten Leistungsquelle und der positiven Elektrode der zweiten Leistungsquelle an der Kathode des GTO angeschlossen.
Somit sind die Merkmale a) bis g) des Patentanspruchs aus dieser Zeitschrift bekannt bis auf den Unterschied, daß anstelle des GTO ein hinsichtlich des Ansteuerver­ haltens ähnlicher Leistungstransistor in Darlingtenschaltung verwendet wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Basissteuerschaltung in einem Transistorwechselrichter zu schaffen, bei der jeweils ein Strompfad für einen Basisdurchlaßstrom (IB1) und einen Basissperrstrom (IB2) des Leistungs­ transistors, die jeweils von einer zugehörigen Stromquelle betrieben werden, möglichst einfach und ökonomisch aufgebaut sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst wie im Patentanspruch angegeben.
Die Erfindung wird anschließend anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Transistor-Wechselrichter- Basissteuerschaltung.
Gemäß Fig. 1 liefert eine erste Leistungsquelle (1) einen Basisstrom in Durchlaßrichtung. Es ist ein Fotokoppler (2) vorhanden, ferner Basissteuertransistoren (3-7), ein Wechselrichter-Leistungstransistor (8), der als Darlington-Transistor ausgebildet ist, ein Basisstrom- Begrenzungswiderstand (9) und Dioden (17, 18).
Eine zweite Leistungsquelle (19) liefert einen Basisstrom in Sperrichtung. Ferner sind eine Induktivität (21) und Widerstände (22-26, 29, 31, 32) vorhanden.
Der Transistor (6), dem der in Sperrichtung fließende Vorspannungsstrom zugeführt wird, wird unmittelbar durch den verstärkenden Transistor (5) gesteuert, der in der rückwärtigen Stufe des Fotokopplers (2) angeschlossen ist.
Es wird nunmehr die Betriebsweise der erfindungsgemäßen Transistor-Wechselrichter-Basissteuerschaltung beschrieben.
Ein von der Steuerschaltung (P) abgegebenes Impulssignal wird mittels des Fotokopplers (2) übertragen, um den dritten und den vierten Transistor (3, 4) leitend zu machen, die an die Ausgangsklemmen des Fotokopplers (2) angeschlossen sind. Der Verstärkungstransistor (5) ist in der rückwärtigen Stufe des vierten Transistors (4) vorgesehen. Der erste Transistor (5) wird zum Verstärken des Impulssignals verwendet.
Der zweite Transistor (6) ist in der rückwärtigen Stufe des ersten Transistors (5) vorgesehen, um den in Sperrichtung fließenden Vorspannungsstrom (IB₂) dem Wechselrichter- Leistungstransistor (8) zuzuführen. Daher arbeiten der dritte und erste Transistor (3, 5) als komplementäres Paar und der dritte und zweite Transistor (3, 6) arbeiten ebenfalls als komplementäres Paar. Ist der dritte Transistor (3) leitend (eingeschaltet), so ist der vierte Transistor (4) ebenfalls leitend (eingeschaltet) und der erste und zweite Transistor (5, 6) sind deshalb nicht-leitend (ausgeschaltet). Ist der dritte Transistor (3) nicht-leitend (ausgeschaltet), so ist der vierte Transistor (4) ebenfalls nicht-leitend (ausgeschaltet), und der erste und zweite Transistor (5, 6) sind deshalb leitend (eingeschaltet).
Zunächst wird nun der Fall beschrieben, bei welchem der Fotokoppler (2) durch das Ausgangsimpulssignal der Steuerschaltung (P) leitend wird, womit der dritte und vierte Transistor (3, 4) leitend sind. In diesem Falle fließt der Basisstrom (IB₁) des Wechselrichter- Leistungstransistors (8) von der positiven Elektrode der ersten Leistungsquelle (1) durch den dritten Transistor (3), den Widerstand (9) und die Basis und den Emitter des fünften Transistors (7) und die Induktivität (21) zur Basis des Transistors (8) und kehrt zur negativen Elektrode der ersten Leistungsquelle (1) zurück.
In jenem Fall, wo die Zuführung des Ausgangsimpulssignals der Steuerschaltung (P) unterbrochen ist, wird der Fotokoppler (2) nicht-leitend, und der dritte und vierte Transistor (3, 4) werden nicht-leitend (ausgeschaltet). Somit erhöht sich die Basisspannung des ersten Transistors (5), so daß der erste Transistor (5) leitend wird (eingeschaltet) und infolgedessen wird der zweite Transistor (6) ebenfalls leitend (eingeschaltet). Deshalb fließt der Basisstrom des Wechselrichter-Leistungstransistors (8) als in Sperrichtung fließender Vorspannungsstrom (IB₂) von der positiven Elektrode der zweiten Leistungsquelle (19) durch den Emitter und die Basis des Transistors (8) und die Induktivität (21) zum Emitter und zur Basis des fünften Transistors (7), um dabei die Transistoren (7, 8) nicht- leitend (ausgeschaltet) zu machen.
Wie vorausgehend beschrieben wurde, fließt, wenn die Zufuhr des Ausgangsimpulssignals der Steuerschaltung (P) unterbrochen wird, der in Sperrichtung fließende Vorspannungsstrom (IB₂) durch den Wechselrichter- Leistungstransistor (8) und den fünften Transistor (7), so daß die zwischen der Basis und dem Emitter eines jeden der Transistoren gespeicherte Ladung freigegeben wird. Somit werden, wenn das Impulssignal erneut dem Fotokoppler zugeführt wird, die Transistoren (7, 8) schnell leitend (eingeschaltet), da sie nicht durch die Ladung beeinflußt werden.
In diesem Falle dient die zweite Diode (18) als Nebenschluß für den in Sperrichtung fließenden Vorspannungsstrom (IB₂), nachdem der fünfte Transistor (7) nicht-leitend wurde. Die erste Diode (17) dient dazu, das Fließen des Basisstroms von der Basis des fünften Transistors (7) zum Kollektor zu verhindern, wenn der Wechselrichter-Leistungstransistor (8) übersteuert wird.
Wie aus der vorausgehenden Beschreiben hervorgeht, ist bei der erfindungsgemäßen Transistor-Wechselrichter- Basissteuerschaltung der zweite Transistor (6) unmittelbar mit dem ersten Transistor (5) zur Verstärkung verbunden, damit der in Sperrichtung fließende Vorspannungsstrom (IB₂) veranlaßt wird, durch den Wechselrichter- Leistungstransistor (8) und den zweiten Transistor (6) zu fließen.
Der Transistor zur Zuführung eines in Sperrichtung fließenden Vorspannungsstroms zum Wechselrichter- Hauptschaltungstransistor wird unmittelbar durch den verstärkenden Transistor gesteuert, der in einer rückwärtigen Stufe des Fotokopplers vorgesehen ist.
Erfindungsgemäß wird der fünfte Transistor (7) zur Zuführung des in Sperrichtung fließenden Vorspannungsstroms unmittelbar vom verstärkenden Transistor (4 oder 5) gesteuert, der in der rückwärtigen Stufe des Fotokopplers vorgesehen ist und das Ausgangsimpulssignal der Steuerschaltung übertragen kann. Daher ist die Transistor-Wechselrichter-Basissteuerschaltung einfach in ihrem Aufbau und weist eine kleine Anzahl von wärmeerzeugenden Bauelementen auf, sowie eine hohe Zuverlässigkeit.

Claims (2)

  1. Basissteuerung für einen im Schaltbetrieb arbeitenden Leistungstransistor (8) in Darlingtonschaltung in einem Transistor-Wechselrichter, bei welchem der Leistungstransistor (8) dazu verwendet wird, eine Gleichspannung in eine Wechselspannung umzuwandeln, enthaltend:
    • a) eine Steuerschaltung (P) zur Steuerung einer Durchlaß- und einer Sperr-Stromrichtung (IB1 und IB2) durch den Leistungstransistor (8) mittels eines Impulssignals, das an einen Fotokoppler (2) abgegeben wird, der durch dieses Impulssignal ein- und ausgeschaltet wird;
    • b) einen ersten verstärkenden Transistor (5) in einer dem Fotokoppler (2) nachfolgenden Stufe;
    • c) eine erste Leistungsquelle (1) zur Lieferung eines Durchlaßstroms (IB1) an die Basis des Leistungstransistors (8);
    • d) einen von einem Ausgang des verstärkenden Transistors (5) gesteuerten zweiten Transistor (6), der an die Basis des Leistungstransistors (8) einen Sperrstrom (IB2) liefert, wenn das Impulssignal abschaltet und der Leistungstransistor (8) ausgeschaltet wird;
  2. wobei
    • e) eine mit dem zweiten Transistor (6) verbundene zweite Leistungsquelle (19) den Sperrstrom (IB2) liefert;
    • f) ein dritter und ein vierter Transistor (3, 4) mit dem Fotokoppler (2) verbunden sind;
    • g) ein Verbindungspunkt der negativen Elektrode der ersten Leistungsquelle (1) und der positiven Elektrode der zweiten Leistungsquelle (19) an den Emitter des Leistungstransistors (8) angeschlossen sind;
    • h) der erste Transistor (5) vom Ausgang des vierten Transistors (4) angesteuert wird, um ein Ausgangssignal des zweiten Transistors (6) zu verstärken;
    • i) der zweite Transistor (6) an seiner Basis mit dem Kollektor des ersten Transistors (5) verbunden ist und an seinem Emitter über einen Widerstand (9) mit dem Kollektor des dritten Transistors (3) verbunden ist, wobei der zweite Transistor (6) und der dritte Transistor (3) komplementär arbeiten;
    • j) ein fünfter Transistor (7) in einem gemeinsamen Strompfad des Durchlaßstroms (IB1) und des Sperrstroms (IB2) vorgesehen ist, dessen Basis mit einem Verbindungspunkt des zweiten Transistors (6) und des Widerstandes (9) und dessen Kollektor über eine erste Diode (17) mit dem Kollektor des Leistungstransistors (8) verbunden ist, wobei eine zweite Diode (18) zwischen dem Emitter und der Basis des fünften Transistors (7) liegt;
    • k) der Emitter des fünften Transistors (7) über eine Induktivität (21) mit der Basis des Leistungstransistors (8) verbunden ist;
    • l) die positive Elektrode der ersten Leistungsquelle (1) an den Emitter des dritten Transistors (3) angeschlossen ist; und
    • m) die negative Elektrode der zweiten Leistungsquelle (19) an die Emitter des vierten und ersten Transistors (4, 5) und an einen Kollektor des zweiten Transistors (6) angeschlossen ist.
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