DE3644777A1 - Ansteuerschaltung fuer transistoren in darlington-anordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ansteuerschaltung gemäß dem Oberbegriff des vorliegenden Patentanspruches.

Es ist bekannt, die benötigte Ansteuerleistung für einen Transistor durch eine Basisstrom-Mitkopplungsschaltung mittels eines magneti­ schen Übertragers, der in die Kollektorleitung des Transistors ge­ schaltet ist, zu verringern. Eine derartige Ansteuerschaltung ist in der Fig. 1 dargestellt. Mit 1 ist der anzusteuernde Transistor, mit 2 die Spannungsquelle für den Lastkreis (Spannung U _d ), mit 3 der Lastwiderstand, mit 5 eine Rücklaufdiode und mit 4 der Übertrager bezeichnet, dessen Primärwicklung in die Kollektorleitung des Transi­ stors 1 eingefügt ist.

Zwischen die Klemmen K 1 und K 2 wird die Steuerspannung U _EA angelegt. Zwischen Basis des Transistors 1 und Emitter desselben ist über einen Schalter 8 die Sekundärwicklung des Übertragers 4 angeschlossen.

Parallel zur Sekundärwicklung liegen zwei in Reihe geschaltete Zener­ dioden 6 und 7 mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung; sie nehmen den Strom in der Speicher- bzw. Entmagnetisierungsphase auf. Das Schlie­ ßen des Schalters bewirkt das Wirksamwerden der Mitkopplung.

Zur Literatur sei auf die DE-OS 30 40 365 verwiesen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ansteuerschaltung der eingangs genannten Art anzugeben, bei der ein günstiges Abschaltver­ halten des Haupttransistors in der Darlingtonanordnung erreicht wird.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs aufgeführten Merkmale gelöst.

Der Vorteil der Ansteuerschaltung gemäß der Erfindung besteht darin, daß vor dem Abschalten des Haupt-Transistors dieser infolge der Ener­ gieabgabe der Sekundärwicklung des Basisstrom-Mitkopplungs-Übertra­ gers an die Hilfsspannungsquelle E 1 stark entsättigt wird und sich daher schnell abschalten läßt. Dies führt zu kleinen Ausschalt-Ver­ lusten des Transistors und macht ihn geeignet, hohe Frequenzen zu schalten.

Die Ansteuerschaltung gemäß der Erfindung wird im nachstehend be­ schriebenen Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt die Fig. 2 eine Ansteuerschaltung gemäß der Erfindung und die Fig. 3 den Zeitverlauf von Schalterbetätigungen und daraus sich ergebenden Schaltzuständen der Transistoren der Darlington-Anordnung.

In der Fig. 2 ist eine Darlington-Anordnung mit DT (gestrichelter Block) dargestellt. Sie enthält den Vorstufen-Transistor T 2, dessen Emitter auf die Basis des Haupt-Transistors T 1 führt, dessen Kollek­ tor-Emitter-Strecke im Lastkreis liegt. In die Kollektor-Zuführung des Vorstufen-Transistors (von der Kollektor-Zuführung zum Haupt-Transi­ stor) ist die Primärwicklung M 1 ( 1) eines Übertragers M 1 eingefügt.

Die Sekundärwicklung M 1 ( 2) dieses Übertragers ist mit ihrem ersten Ende mit dem negativen Pol einer Hilfsspannungsquelle E 1 und mit dem Emitter des Haupt-Transistors T 1 verbunden; das zweite Ende ist über eine Diode D 1 in Durchlaßrichtung mit dem positiven Pol der Hilfsspan­ nungsquelle und über die Reihenschaltung einer Diode D 2 mit einer Zenerdiode 2 über eine Diode D 4 mit der Basis des Haupttransistors verbunden, wobei die Dioden D 2 und D 4 in Durchlaßrichtung von der Basis des Haupt-Transistors zur Sekundärwicklung liegen und die Zener­ diode entgegengesetzt gepolt ist.

Der positive Pol der Hilfsspannungsquelle E 1 ist über einen Widerstand R 2 und einen elektronischen Schalter S 1 mit der Basis des Vorstufen-Transi­ stors T 2 verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen Widerstand und Schal­ ter ist über eine Diode D 3 in Sperrichtung bzgl. dieses Verbindungspunk­ tes mit dem zweiten Ende der Sekundärwicklung des Übertragers verbunden. Parallel zum Widerstand R 2 ist die Reihenschaltung eines Widerstandes R 1 und eines Kondensarors C 1 angeordnet.

Mit ESK ist in der gestrichelt gezeichneten Umrandung der Einschalt- (Initial-)Steuerkreis und mit HSK, ebenfalls in einer gestrichelten Umrandung der Halte-Steuerkreis, bezeichnet. Es ist ferner noch ein Ausschalt-Steuerkreis, gestrichelt umrandet und mit ASK bezeichnet, vorhanden. Er besteht aus einer zweiten Hilfsspannungsquelle E 2. Diese ist mit ihrem positiven Pol an den Emitter des Haupt-Transistors und mit ihrem negativen Pol über einen elektronischen Schalter S 2 mit der Basis des Vorstufenstransistors und über die Diode D 4 mit der Basis des Haupt-Transistors verbunden. R 3 und R 4 sind geeignet gewählte Basis-Emitter-Widerstände für den Vorstufen- und Haupt-Transistor. Der Schalter S 1 dient zum Einschalten und in Verbindung mit dem Schal­ ter S 2 zur Ausschaltung der Darlington-Anordnung.

Die Diode D 3 ist eine Entkopplungsdiode zur Entkopplung der Spannungs­ quelle E 1 und der Sekundärwicklung M 1 ( 2) des Übertragers. Die Diode D 1 dient zur Energieabgabe von M 1(2) an E 1 in der Speicherzeit (t ₄→t ₅ in Fig. 3) des Vorstufen-Transistors T 2 während der Abschaltphase.

Die Diode D 2 dient zur Energieabgabe nach Abschalten von T 2 (t t ₅ in Fig. 3) - (Stromumkehr in der Wicklung M 1 ( 2)).

Wie bereits erwähnt, geschieht das Einschalten der Darlington-Anordnung durch das Schließen des Schalters S 1. Dadurch kann ein Basisstrom I _B fließen, wodurch erst T 2 und dann T 1 einschaltet. Das Netzwerk R 1, C 1 dient zum Aufbau einer anfänglich überhöhten Basis­ stromamplitude zum schnellen Einschalten der Darlington-Anordnung. Nach Aufladung von C 1 fließt dann ein kleiner Strom von E 1 zur Basis der Dt (R 2»R 1) Darlington-Anordnung. Anstelle dieses Netzwerkes R 1, C 1, R 2 könnte auch ein Schalter mit einem Vorwiderstand R 1 verwendet werden, der nur während der ersten Einschaltphase der Darlington-Anordnung ein­ geschaltet ist.

Sobald ein Kollektorstrom in T 2 fließt, wird über den Übertrager M 1 der Basisstrom-Mitkopplung der weitere Basisstrom dem Lastkreis der Dar­ lington-Anordnung entnommen. Die Spannungsquelle E 1 wird dann praktisch nicht mehr mit dem Basisstrom belastet. Daher genügt eine Spannungsquel­ le mit sehr geringer Leistung. Diese Leistung kann unter Umständen auch vorher dem Lastkreis entnommen worden sein.

Während des Leitendseins der Darlington-Anordnung fließt also der Ba­ sisstrom für T 2 von M 1(2) über D 3, S 1, den Basis-Emitter-Strecken von T 2 und T 1, zurück zu M 1(2). Zum Abschalten der Darlington-Anordnung wird der Schalter S 1 geöffnet (Zeitpunkt t ₄ in Fig. 3), wodurch die Basisstromzufuhr zu T 2 unter­ brochen ist. Der über den Mitkopplungs-Übertrager eingeprägte Sekun­ därstrom in M 1(2) kann über die Diode D 1 zur Spannungsquelle E 1 wei­ terfließen und gibt während der Speicherzeit von T 2 Energie an diese ab. Während dieser Zeitspanne wird die Spannung der Primärwicklung entspre­ chend dem Übersetzungsverhältnis von M 1 auf den Wert der Spannungsquel­ le E 1 angehoben, was zu einer starken Entsättigung des Haupt-Transi­ stors führt. Dadurch ist dieser dann anschließend sehr schnell abschalt­ bar. Sperrt dann T 2, wird der Strom in der Primärwicklung M 1(1) unter­ brochen, wodurch ein Entmagnetisierungsstrom in M 1(2) in umgekehrter Richtung erzeugt wird. Dieser kann über die noch leitende Basis-Emit­ ter-Strecke von T 1 respektive R 4, die Zenerdiode Z und die Diode D 2 fließen.

Es besteht auch die Möglichkeit, die Abmagnetisierung über eine Zener­ diode, die in Reihe mit einer Diode direkt parallel zur Sekundär-Wick­ lung M 1 ( 2) angeordnet ist, zu erreichen.

Gleichzeitig oder etwas später mit dem Öffnen des Schalters S 1 wird zum verkürzten Abschalten der Darlington-Anordnung dieser noch ein nega­ tiver Basisstrom vorgegeben. Dies geschieht mit dem Schließen des Schalters S 2, wodurch mittels der Spannungsquelle E 2 ein negativer Basisstrom für die Darlington-Anordnung erzeugt wird.

Die Fig. 3, auf die schon mehrmals Bezug genommen wurde, zeigt wie eingangs erwähnt, den zeitlichen Verlauf der Schalterbetätigungen und daraus sich ergebender Schaltzustände der Transistoren T 2 und T 1 der Darlington-Anordnung:

Der Schalter S 1 wird im Zeitpunkt t ₁ geschlossen, darauf wird der Transistor T 2 bei t = t ₂ < t ₁ leitend und der Transistor T 1 bei t = t ₃ < ₂. Im Zeitpunkt t = t ₄ wird der Schalter S 1 geöffnet und zugleich oder kurz danach der Schalter S 2 geschlossen. Im Zeitpunkt t = t ₅ < t ₄ sperrt der Transistor T 2 wieder, in Zeitpunkt t = t ₆ < t ₅ auch der Transistor T 1. Der Schalter S 2 bleibt bis zu einem Zeit­ punkt t = t ₇ geschlossen, der spätestens dem Zeitpunkt des beabsich­ tigten neuen Schließens des Schalters S 1 entspricht.

Claims (1)

1. Ansteuerschaltung für Transistoren in Darlington-Anordnung, mit Hil­ fe eines Übertragers zwecks Basisstrom-Mitkopplung, dadurch gekennzeichnet,
   daß in die Kollektor-Zuführung des Vor­ stufen-Transistors (T 2) der Darlington-Anordnung (DT) die Primärwick­ lung (M 1 ( 1)) eines Übertragers (M 1) eingefügt ist,
   daß die Sekundärwicklung (M 1 ( 2)) dieses Übertragers mit ihrem ersten Ende mit dem negativen Pol einer Hilfsspannungsquelle (E 1) und dem Emitter des Haupt-Transistors (T 1) der Darlington-Anordnung, mit dem zweiten Ende Über eine erste Diode (D 1) in Durchlaßrichtung mit dem positiven Pol dieser Hilfsspannungsquelle und Über die Reihenschal­ tung einer zweiten Diode (D 2) mit einer Zenerdiode (Z) mit dem Emitter des Vorstufentransistors und somit der Basis des Haupttransistors verbunden ist, wobei die zweite Diode (D 2) in Durchlaßrichtung vom Emitter des Vorstufen-Transistors zur Sekundärwicklung liegt und die Zenerdiode (Z) entgegengesetzt gepolt ist,
   daß der positive Pol der Hilfsspannungsquelle (E 1) über einen Wider­ stand (R 2) und einen Schalter (S 1) mit der Basis des Vorstufen-Transi­ stors (T 2) verbunden ist, wobei der Verbindungspunkt zwischen Wider­ stand und Schalter über eine dritte Diode (D 3) in Sperrichtung bzgl. dieses Verbindungspunktes mit dem zweiten Ende der Sekundärwicklung des Übertragers verbunden ist,
   und daß durch Schließen des Schalters (S 1) die Darlington-Anordnung eingeschaltet wird.