DE4338564A1 - Steuerschaltung für Halb- oder Vollbrückenwechselrichter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Steuerung eines Halb- oder Vollbrückenwechselrichters, bestehend aus mindestens zwei Feldeffekttransistoren, deren Mittelpunkt einen Lastkreis speist.

Bekannte Schaltungsanordnungen benutzen für die Steuerung eines Halb- oder Vollbrückenwechselrichters einen Strom-Span­ nungs-Wandler. Dieser Strom-Spannungs-Wandler ist in seinem Aufbau sehr aufwendig und es bedarf eines großen Schaltungs­ aufwandes, um ein sicheres Schalten in allen Betriebszuständen des Halb- oder Vollbrückenwechselrichters zu realisieren.

In der DD 260 205 wird eine Schaltungsanordnung beschrieben, die im Lastkreis zu dem ersten Strom-Spannungs-Wandler einen zusätzlichen Strom-Spannungs-Wandler, gekoppelt mit einer Schaltungsanordnung, beinhaltet. Damit wird eine große Takt­ lücke beider Schalttransistoren des Halbbrückenwechselrichters gewährleistet, da der zweite Transistor erst einschalten kann, wenn der Lastkreisstrom umgeschwungen ist und der erste Transistor sperrt.

Fremdgesteuerte Schaltungsanordnungen von Halbbrückenwechsel­ richtern verwenden zur Steuerung des am Pluspol der Gleich­ spannungsquelle angeschlossenen Feldeffekttransistors eine Impulsschaltung, die aus zwei zusätzlichen Transistoren be­ steht, die das Ein- und Ausschalten des Feldeffekttransistors steuern. Nachteilig dabei ist, daß dadurch zusätzliche hohe Stromimpulse auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerschaltung für Halb- oder Vollbrückenwechselrichter anzugeben, die einen sicheren Betrieb der Schaltungsanordnung unter allen Betriebsbedingungen ermöglicht und die Integration einer Halb- oder Vollbrückenwechselrichter-Schaltung gestattet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß mindestens einer der mit dem Pluspol einer Gleichspannungsquelle verbundenen Feldeffekttransistoren über eine Ansteuerlogik gesteuert wird, die direkt aus einer an einem Pulsweitenmodulator gekoppelten Stromquelle gesteuert wird.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß die Logikschaltung aus einem NOR-Gatter besteht, dessen erster Eingang mit der Stromquelle direkt verbunden ist.

Es liegt weiterhin im Rahmen der Erfindung, daß der Schwell­ wertschalter erst dann ein Signal an das NOR-Gatter zum Ein­ schalten des angeschlossenen Feldeffekttransistors abgibt, wenn der Strom im Lastkreis umgeschwungen ist. Es liegt weiterhin im Rahmen der Erfindung, daß der Schwellwertschalter direkt durch den Lastkreisstrom gesteuert wird. Als Schwell­ wertschalter kann ein MOS-Transistor, ein Operationsverstärker oder Bipolartransistor verwendet werden.

Die erfindungsgemäße Steuerschaltung ist derart angeordnet, daß in allen Betriebsfällen des Halb- oder Vollbrückenwechsel­ richters ein sicheres Schalten mindestens zweier Feldeffekt­ transistoren durch eine Taktlücke gewährleistet wird, die über die Einstellung der Totzeit am Pulsweitenmodulator vorgegeben ist. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist weiterhin derart angeordnet, daß kein Kurzschluß durch ein Überschneiden der Leitendzeiten der in Reihe zur Gleichspan­ nungsquelle geschalteten Feldeffekttransistoren entstehen kann.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

Die dazugehörige Zeichnung zeigt das Schaltbild einer erfin­ dungsgemäßen Schaltungsanordnung zur sicheren Steuerung eines Halbbrückenwechselrichters, der aus einer Gleichspannungs­ quelle gespeist wird.

An dem Verbindungspunkt der beiden Transistoren V2, V3 sind zwei schwellenspannungserzeugende Dioden V9 und V10 ange­ schlossen, an denen sich der Lastkreis anschließt, der aus einer Entladungslampe E, einer Strombegrenzungsdrossel L1, einem Lampenparallelkondensator C3 und den Auskoppelkondensa­ toren C1 und C2 besteht. Die Gleichspannungsquelle mit dem Pluspol 1 und dem Minuspol 2 wird dabei durch Gleichrichtung aus dem 230 V/50 Hz-Netz mit anschließender Glättung durch einen Aluminium-Elektrolytkondensator realisiert. Der zur Steuerung des Halbbrückenwechselrichters angeschlossene Plus­ weitenmodulator V1 wird von dem Pluspol 3 einer Niederspan­ nungsquelle gespeist.

Erreicht der Pulsweitenmodulator V1 seine Betriebsspannung, schwingt die Schaltungsanordnung entsprechend der über den Widerstand R4 und den Kondensator C6 eingestellten Frequenz an. Über den Widerstand R5 wird die Totzeit zur Sicherung der Taktlücke eingestellt. Mit dem Anschwingen der Schaltungsan­ ordnung wird zuerst der Transistor V2 aufgesteuert. Damit wird über diesen Transistor und die Niederspannungsquelle 3 eine Spannung an dem Kondensator C4 aufgebaut, mit der gleich­ zeitig das NOR-Gatter V7 und der Inverter V6 versorgt werden. Nach Ablauf der Einschaltzeit des Transistors V2 wird der erste Ausgang des Pulsweitenmodulators V1 gesperrt. Nach dem weiteren Ablauf der eingestellten Totzeit, die die Taktlücke der beiden Halbbrückentransistoren V2 und V3 gewährleistet, wird der zweite Ausgang des Pulsweitenmodulators freigegeben und die Schaltungsanordnung, bestehend aus dem Transistor V4 und den Widerständen R2, R6 und R7 aktiviert, die als Strom­ quelle zur Ansteuerung des an den Pluspol geschalteten Transistors V3 dient. Damit wird gleichzeitig der erste Eingang des NOR-Gatters V7 von "high" auf "low" geschaltet.

Der zweite Eingang des NOR-Gatters bleibt weiterhin auf "high", um sicherzustellen, daß zu diesem Zeitpunkt kein Kurzschluß entstehen kann. Mit dem weiteren Absinken des Last­ kreisstromes verringert sich auch die Gate-Source-Spannung am MOS-Transistor V5 bis in die Nähe des Nulldurchganges des Lastkreisstromes. Der MOS-Transistor V5 wird abgeschaltet und somit über den Inverter V6 der zweite Eingang des NOR-Gatters V7 ebenfalls auf "low" geschaltet. Der Transistor V3 wird aufgesteuert.

Mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist in allen Betriebsfällen des im Ausführungsbeispiel angegebenen elektro­ nischen Vorschaltgerätes für Niederdruckentladungslampen ein sicherer Betrieb gewährleistet.

Claims (6)

1. Schaltungsanordnung zur Steuerung eines Halb- oder Voll­ brückenwechselrichters, bestehend aus mindestens zwei Feldef­ fekttransistoren, deren Mittelpunkt einen Lastkreis speist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der mit dem Plus­ pol einer Gleichspannungsquelle verbundenen Feldeffekttransistoren über eine Ansteuerlogik gesteuert wird, die direkt aus einer an einem Pulsweitenmodulator gekoppelten Stromquelle gesteuert wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit der Ansteuerlogik verbundener Schwellwert­ schalter den entsprechenden Feldeffekttransistor erst dann einschaltet, wenn der im Lastkreis fließende Strom umge­ schwungen ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schwellwertschalter ein MOS-Transistor ist, bei dem die Gate-Source-Spannung ausgewertet wird.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schwellwertschalter ein Operationsverstärker ist, durch den die an ihm eingestellte Schwellspannung ausge­ wertet wird.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schwellwertschalter ein Bipolartransistor ist, an dem die Basis-Emitter-Spannung als Schwellspannung ausgenutzt wird.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein kurzschlußfreies Schalten mindestens zweier Feldeffekttransistoren gegeben ist.