JP2000078859A - 負荷を作動するための発振器回路 - Google Patents

負荷を作動するための発振器回路

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JP2000078859A
JP2000078859A JP11238600A JP23860099A JP2000078859A JP 2000078859 A JP2000078859 A JP 2000078859A JP 11238600 A JP11238600 A JP 11238600A JP 23860099 A JP23860099 A JP 23860099A JP 2000078859 A JP2000078859 A JP 2000078859A
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Felix Dr Franck
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 バイポーラトランジスタブリッジT1,T
2、このベースをそれぞれのベース接続線路を介して制
御するためのスイッチング制御装置TR1備えた負荷を
作動するための発振器回路を、作動特性について損失が
低減されるようにする。 【解決手段】 TR1とT1,T2の間のベース接続線
路に、ベース直列コンデンサC5,C6が挿入され、か
つ接続線路においてベース直列コンデンサC5,C6に
対して直列に半導体素子は存在していない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、負荷、例えば低圧
放電ランプに対する作動回路に関する。その際本発明
は、一方において、主直流成分を有する電圧によって給
電されかつ他方において、ブリッジ回路によって、負
荷、即ち例えばランプの高周波電力供給を行う、負荷の
高周波作動のための発振器回路から出発している。
【0002】
【従来の技術】種々の技術的な理由から、この種の発振
器回路ではしばしば、バイポーラトランジスタが使用さ
れる。ブリッジ回路の動作周波数に相応する、バイポー
ラトランジスタのベースの相応に制御されるスイッチオ
ンおよびスイッチオフによって、ブリッジ回路の相応の
タップ点に、高周波給電電位が発生される。このこと
は、一般的に言えば、スイッチング制御装置によって行
われ、その際外部から前以て決められた目標周波数によ
って、ブリッジ回路の自由振動を招来する帰還結合構成
によるのと同じように動作することができる。
【0003】その際種々の困難が生じていた。即ち従
来、バイポーラトランジスタのベースは大きな電流パル
スによって制御されかつ強く飽和されるので、スイッチ
オン時間はバイポーラトランジスタの蓄積時間により決
まってくる。相応のスイッチオン電流により、ベース接
続線路および/または従来通例のベース抵抗並びにバイ
ポーラトランジスタそれ自体に大きな損失が生じる。更
に、スイッチオフ時点の、それぞれのバイポーラトラン
ジスタの蓄積時間に対する著しい依存性が生じる。即ち
この場合バイポーラトランジスタは所定の使用を維持す
るために慎重に選択されなければならない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の発振
器回路の作動特性を殊にその損失に関して改善するとい
う技術的な問題に基づいている。
【0005】
【課題を解決するための手段および発明の効果】本発明
によればこの問題は、バイポーラトランジスタブリッジ
と、該単数または複数のバイポーラトランジスタのベー
スをそれぞれのベース接続線路を介して制御するための
スイッチング制御装置とを備えた負荷を作動するための
発振器回路において、前記スイッチング制御装置と前記
バイポーラトランジスタの1つとの間の前記ベース接続
線路の1つにまたは前記スイッチング制御装置のトラン
ジスタとは反対の側において該スイッチング制御装置と
直列にある、該スイッチング制御装置の、前記バイポー
ラトランジスタブリッジのタップまたは給電電位に対す
る接続線路に、ベース直列コンデンサが挿入されてお
り、かつ前記スイッチング制御装置と前記バイポーラト
ランジスタとの間の前記ベース接続線路にはまたは前記
接続線路におけるトランジスタとは反対の側において前
記ベース直列コンデンサに対して直列に、半導体素子、
例えば半導体スイッチは存在していないようにしたこと
によって解決される。
【0006】即ち本発明によれば、ここでベース直列コ
ンデンサと称される付加的なコンデンサがベースの制御
回路に挿入され、有利にはブリッジのそれぞれのバイポ
ーラトランジスタに対して少なくとも1つのベース直列
コンデンサが挿入される。上述したように、このベース
直列コンデンサはベース接続線路またはスイッチング制
御装置の反対の側においてこれに対して直列に(存在し
ている場合には)バイポーラトランジスタブリッジに対
する接続線路に存在している。ベース直列コンデンサは
電圧を蓄積するための回路の作動時には、それぞれのト
ランジスタのスイッチオフのために用いられる。即ちN
PNトランジスタは例えば、負のエミッタベース電圧に
よって遮断される。ブリッジ回路のスイッチングトラン
ジスタの制御は相応に損失最適化されている。
【0007】殊に、スイッチオフ過程を制御するまたは
最適化するために、ベース制御回路に対して直列に、別
の半導体素子、殊に半導体スイッチは必要でなくまたは
設けられていない。これにより、この素子の固有の損
失、不都合な寄生効果並びに回路の製造コストの不都合
な上昇を回避することができる。半導体素子とは殊に別
のトランジスタ並びにダイオードの謂いである。殊に、
スイッチングトランジスタを飽和領域に強く作動するこ
とはなくなる。むしろスイッチングトランジスタは本発
明によればその飽和を介して僅かしか作動されず、これ
によりこれらはスイッチング制御装置による制御に、ベ
ース直列コンデンサと一緒に良好に応答する。これによ
り、当該のバイポーラトランジスタの蓄積時間の影響は
著しく抑圧される。従ってトランジスタの既述の面倒な
選択は比較的僅かな範囲でしか必要でないかもしくはも
はや必要でない。
【0008】
【発明の実施の形態】更に有利なことに、ベース接続線
路並びにスイッチング制御装置のトランジスタとは反対
側にオーミック抵抗も存在していない。これとは勿論、
寄生抵抗のことではなくて、意図して設計に組み込まれ
た、特別なディスクレートな抵抗のことである。これに
より、更に、発振器回路作動における損失のみならず、
とりわけトランジスタそれ自体の避けがたい寄生容量と
の関連においてオーミック抵抗によって関連してくる蓄
積時間も低減される。既述のように、ベース接続線路と
いう概念は、スイッチング制御装置とブリッジ回路の相
応のバイポーラトランジスタとの間の線路区間に関しか
つ接続線路(トランジスタとは反対側の)という概念は
スイッチング制御装置とブリッジそれ自体、即ちタップ
または給電電位の1つとの間の線路区間に関する。
【0009】更に有利にも、エミッタ区間にも、即ちそ
れぞれのバイポーラトランジスタのエミッタとブリッジ
回路の相応の次のタップまたは給電電位との間の線路区
間にもそれぞれ、オーミック抵抗がない。これにより、
この場合も、損失およびRC蓄積時間が低減される。こ
の種のエミッタ抵抗は従来技術においては普通である。
即ちとりわけ、エミッタベース区間に並列に接続されて
いるベース保護抵抗との関連において、スイッチオフ時
にベース保護抵抗から取り出されかつエミッタ抵抗のた
めにスイッチオフ時に迅速に変化する、エミッタ抵抗と
エミッタとの間の電位を介して正の帰還効果を得るため
に設けられていたものである。本発明のベース直列コン
デンサと接続されたスイッチング制御装置によってこの
措置は不要である。
【0010】損失およびインピーダンス蓄積時間を低減
するという既述の理由から、有利にも、ベース接続線路
およびスイッチング制御装置の接続線路にはインダクタ
ンスも(寄生のものを除いて)もない。別の実施形態に
よれば、ベース接続線路間に付加的なコンデンサ、所謂
ベースブリッジコンデンサが設けられている。それは、
所謂コレクタバイアス電流ピークを回避しかつ障害とな
るブリッジ短絡を排除するという機能を有しており、即
ちそれは時間正確なスイッチング制御およびスイッチン
グ負荷軽減に役立つ。それは例えば100〜220μF
の容量を有していることができる。この種のベースブリ
ッジコンデンサの作動法については、一方においてこの
出願の実施例が、また更に本件出願人の平行出願である
ドイツ連邦共和国特許出願第19728295.4号明
細書が参考になる。殊に、ベースブリッジコンデンサの
作動法、接続形成および有利な選定については平行出願
の開示内容がこれを以て本出願に取り込まれる。
【0011】上述した、本発明における導通制御電流の
比較的小さな選定は有利には、(従来技術における強い
飽和に比べて)、バイポーラトランジスタが丁度飽和す
る最小のオン制御電流の値の1.5ないし3倍の領域に
ある。
【0012】更に、ベース直列コンデンサから取り出さ
れるこの導通制御電流を回路の動作期間において当該の
バイポーラトランジスタの遮断によってベース直列コン
デンサに並列に接続されている並列抵抗を介して(補償
された電流ないし電荷平衡を形成するために)補償する
ようにすれば有利である。この並列抵抗は、スイッチン
グ制御装置がトランジスタとは反対の側においてブリッ
ジ回路に接続されているとき、ベースコンデンサとスイ
ッチング制御装置とから成る直列回路に対しても並列に
配置することができる。この並列抵抗は有利には同時
に、従来のベース保護抵抗でもある。その値に対する有
利な領域は、100および1000Ωの間にある。
【0013】ここでの別の様相は、並列抵抗の、制御可
能な、例えば温度に依存した抵抗による実現である。こ
れにより、発振器回路のスイッチング周波数の温度特性
を改良することができる。
【0014】別の可能性は、直接制御可能な抵抗であ
る。線形の動作領域におけるバイポーラまたはMOSト
ランジスタが考慮の対象である。その際発振器回路が引
き続き自由振動する回路に留まることができるにも拘わ
らず、周波数を外部からアクティブに作用させることも
可能である。更にこの場合、直列制御可能な抵抗として
オプトカップラーを使用することも考えられる。
【0015】本発明は殊に、とりわけ、低圧放電ランプ
の作動のために使用することができるような、バイポー
ラトランジスタから成るハーフブリッジ発振器回路に適
用することができる。その際有利にはスイッチング制御
装置として制御トランスが使用される。トランスは有利
な方法で飽和するように設計されている。制御トランス
の飽和によってまたはその磁化電流によって、ランプ直
列な負荷回路インダクタンスにおける電流に応じて(ラ
ンプのEVGの場合)および既述のベース直列コンデン
サとの関連において、バイポーラトランジスタは遮断さ
れ、その際別のオーミックまたは誘導素子は必要ではな
い。むしろ制御トランスの2次巻線がその制御電力を電
圧ないし電荷として当該の比較的大きなベース直列コン
デンサに蓄積する。ベース直列コンデンサが相応のベー
スエミッタ電圧(NPNトランジスタの場合は負、PN
Pトランジスタの場合は正)でバイポーラトランジスタ
のスイッチオフを実現する。バイポーラトランジスタの
ベース導通している場合、制御トランスの2次巻線の励
磁ないし飽和が行われる。
【0016】バイポーラトランジスタを冒頭で述べた、
本発明の作動法に相応して、強すぎるオン制御電流で飽
和しないようにするために、本発明によれば有利には、
制御トランスの1次巻線対2次巻線の巻比は1またはそ
れ以下に選択される。これにより2次電流は制限され
る。
【0017】この関連における重要な様相は、作動され
る制御トランスの飽和領域において、同時に1次巻線電
流によって、制御トランスの2次巻線に誘起される電圧
から生じる、ベース直列コンデンサにおける電圧が、発
振器回路の動作周波数に比例していることである。即
ち、負荷電流振幅と動作周波数との同期した結合が生じ
る。従って負荷回路の適当な調整によって、本発明によ
れば、一定の電力への少なくとも近似的な調整までの電
力負帰還結合が実現される。
【0018】
【実施例】本発明の更なる詳細および特徴は実施例の以
下の説明から明らかでありかつこれらはそれぞれそれ自
体または任意の組み合わせにおいて発明にとり本質的な
ものとすることができる。実施例は簡単化された回路図
で示されている。
【0019】次に本発明を図示の実施例につき図面を用
いて詳細に説明する。
【0020】図1の回路図の最も左側の上下両端の2つ
の接続端子に、詳しく図示されていない回路によって、
主直流成分を有する給電電圧が供給され、その際上側は
正の給電電位に接続されておりかつ下側は負の給電電位
ないしアースに接続されている。2つの給電電位分路の
間に、2つのバイポーラトランジスタT1およびT2か
ら成るハーフブリッジが延在している。これらは当業者
には公知の、コレクタエミッタ間に対して並列であるフ
リーホイールダイオードD1ないしD2を有している。
2つのバイポーラトランジスタT1およびT2の間のハ
ーフブリッジの中間タップに、これらトランジスタの交
番的なスイッチオンおよびスイッチオフによって、2つ
の給電電位の間で相応に振動する高周波電位が負荷に対
して、ここでは低圧ガス放電ランプに対して生じる。
【0021】ハーフブリッジの中間タップから、C1で
示されている台形コンデンサが出ている。このコンデン
サの他方の接続端子は、2つの給電電位の一方に接続さ
れている。2つのバイポーラトランジスタT1ないしT
2にそれぞれ並列に2つの台形コンデンサを設けること
もできる。台形コンデンサC1の機能は、バイポーラト
ランジスタT1ないしT2のスイッチオフの後の中間タ
ップの電位上昇を、電位時間ダイヤグラムにおいて相応
の側縁を有するその有限な充電ないし放電時間によって
斜めに切り取ることである。このことは公知の技術であ
り、ここではこれ以上説明しない。いずれの場合にもこ
のようにして改善されたスイッチング負荷軽減および電
磁適合性が生じる。
【0022】中間タップは他方において、制御トランス
TR1の1次巻線TR1aおよび負荷インダクタンスL
1(ランプチョーク)を介してこれ以上は詳しく説明し
ない低圧放電ランプの給電接続端子に(公知の接続の仕
方で)接続されている。ランプの方の接続端子は結合コ
ンデンサを介して2つの給電電位分路に接続することが
できまたは2つのコンデンサを以て2つの給電電位分路
に接続することができる。
【0023】高周波負荷電流を制御トランスTR1を介
して、即ちその2次巻線bおよびcを介してバイポーラ
トランジスタT1,T2のベース接続端子に正帰還結合
することによって、全体としてハーフブリッジ回路の自
由振動する発振作動が生じる。その際制御トランスTR
1における点によって示されている巻きの向きが、ハー
フブリッジのスイッチングトランジスタT1,T2のベ
ースにそれぞれ反対方向の電流供給を行うように配慮す
る。
【0024】制御トランスTR1とそれぞれのベース接
続端子との間の線路区間はそれぞれ、ベースコンデンサ
C5ないしC6を介してバイポーラトランジスタT1な
いしT2のスイッチオフ過程を支援するようにする(制
御トランスに対する直流電圧減結合のための負のベース
電圧によって)。これらコンデンサは1〜4.7μFの
容量を有しておりかつ約20Vという僅かな電圧耐性し
か必要としない。その際それぞれの2次巻線TR1bな
いしTR1cおよびそれぞれのベース直列コンデンサC
5ないしC6の順番は個々にまたは両方とも交換されて
いてもよい。
【0025】それぞれのベース直列コンデンサC5ない
しC6と所属のバイポーラトランジスタT1ないしT2
のベースとの間に、それぞれ1つのタップがあり、その
際2つのタップは100pF〜220pFのベースブリ
ッジコンデンサC3によって接続されている(この点
も、平行出願であるドイツ連邦共和国特許出願第197
28295.4号の実施例、殊にこのベースブリッジコ
ンデンサC3の種々様々な接続の可能性に関して参照し
たい)。ベースブリッジコンデンサC3は電位的に実質
的に、ハーフブリッジの中間タップとアースとの間にあ
る。これにより、中間タップの電位変化は、次にスイッ
チオンされるトランジスタが中間タップの電位変化の終
了後に漸く制御されるような方向にその充電ないし放電
作用をする。
【0026】更に、ベース直列コンデンサC5およびC
6における電流平衡を補償するために、中間タップと上
側のバイポーラトランジスタT1のベースとの間に抵抗
R3が設けられているかもしくはアースと下側のバイポ
ーラトランジスタT2のベースとの間に抵抗R4が設け
られている。その値は専ら470Ωにある。これらはベ
ースが電流を通さない状態の時に、ベース電流における
直流電流成分にも拘わらず、当該のベース直列コンデン
サC5ないしC6に純然たる交流電流が流れるようにす
るものである。
【0027】抵抗R3およびR4の、470Ωというこ
の値は、匹敵する従来のベース保護抵抗の場合より著し
く高い。この値は、それぞれのベース直列コンデンサC
5ないしC6における補償された電流平衡を実現するに
は十分であるが、ベース制御回路を中間タップないしア
ースに強すぎるほどには結合しない。その際、オープン
ベースUCEOを有する電圧耐性と比較して著しく高め
られている、それぞれのバイポーラトランジスタT1な
いしT2の最大許容コレクタエミッタ間電圧U CER
これら並列抵抗R3およびR4の使用によっても保証さ
れていることが考慮されるべきである。ここで、コレク
タエミッタ最大電圧とは、ベースとエミッタが高すぎな
いオーミック抵抗Rを介して接続されている場合のこと
である。ベース直列コンデンサC5ないしC6および所
属の並列抵抗R3ないしR4の直接の並列回路の冒頭で
説明した場合、即ち並列抵抗のそれぞれ下側の接続端子
がベース直列コンデンサC5ないしC6と所属の2次巻
線TR1bないしTR1cとの間に来ることになる場合
にも、この機能は従属している。というのは、2次巻線
は比較的低オーミックであるからである。
【0028】更に、振動回路が、即ち抵抗R7,ダイオ
ードD3,ダイアックD4およびコンデンサC2を有す
る振動回路が図示されている。この回路は抵抗R8(1
0〜20Ωの)だけ拡張されている。技術的な背景は、
バイポーラトランジスタハーフブリッジT1,T2の作
動の際にコンデンサC2における電圧を非常に低く保持
する、ダイアックD4およびダイオードD3における電
流制限の必要性である。これにより、作動中ダイアック
D4の一時点弧を抑圧しようというのである。付加接続
された抵抗R8による電流制限は殊に、火花障害にとっ
て重要である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の回路略図である。
【符号の説明】
T1,T2 バイポーラトランジスタブリッジ、 TR
1 スイッチング制御装置、 C5,C6 ベース直列
コンデンサ、 L1 負荷インダクタンス、R7,R
8,C2,D3,D4 振動回路

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バイポーラトランジスタブリッジ(T
    1,T2)と、該単数または複数のバイポーラトランジ
    スタ(T1,T2)のベースをそれぞれのベース接続線
    路を介して制御するためのスイッチング制御装置(TR
    1)とを備えた負荷を作動するための発振器回路におい
    て、前記スイッチング制御装置(TR1)と前記バイポ
    ーラトランジスタ(T1,T2)の1つとの間の前記ベ
    ース接続線路の1つにまたは前記スイッチング制御装置
    (TR1)のトランジスタとは反対の側において該スイ
    ッチング制御装置(TR1)と直列にある、該スイッチ
    ング制御装置(TR1)の、前記バイポーラトランジス
    タブリッジ(T1,T2)のタップまたは給電電位に対
    する接続線路に、ベース直列コンデンサ(C5,C6)
    が挿入されており、かつ前記スイッチング制御装置(T
    R1)と前記バイポーラトランジスタ(T1,T2)と
    の間の前記ベース接続線路にはまたは前記接続線路にお
    けるトランジスタとは反対の側において、前記ベース直
    列コンデンサ(C5,C6)に対して直列に半導体素子
    (例えば半導体スイッチ)は存在していないことを特徴
    とする負荷を作動するための発振器回路。
  2. 【請求項2】 前記ベース直列コンデンサ(C5,C
    6)は1μF〜4.7μFの容量を有している請求項1
    記載の負荷を作動するための発振器回路。
  3. 【請求項3】 前記スイッチング制御装置(TR1)と
    前記バイポーラトランジスタ(T1,T2)との間の前
    記ベース接続線路にはまたはトランジスタとは反対の側
    において前記接続線路において前記ベース直列コンデン
    サ(C5,C6)に対して直列にオーミック抵抗は存在
    していない請求項1または2記載の負荷を作動するため
    の発振器回路。
  4. 【請求項4】 前記スイッチング制御装置(TR1)と
    前記バイポーラトランジスタ(T1,T2)との間の前
    記ベース接続線路にはまたはトランジスタとは反対の側
    において前記接続線路において前記ベース直列コンデン
    サ(C5,C6)に対して直列にインダクタンスは存在
    していない請求項1から3までのいずれか1項記載の負
    荷を作動するための発振器回路。
  5. 【請求項5】 バイポーラトランジスタ(T1,T2)
    のエミッタ区間に、、オーミック抵抗は存在していない
    請求項1から4までのいずれか1項記載の負荷を作動す
    るための発振器回路。
  6. 【請求項6】 前記バイポーラトランジスタ(T1,T
    2)のベース接続線路は、前記スイッチング制御装置
    (TR1)と前記バイポーラトランジスタ(T1,T
    2)との間でそれぞれベースブリッジコンデンサ(C
    3)によって相互に接続されている請求項1から5まで
    のいずれか1項記載の負荷を作動するための発振器回
    路。
  7. 【請求項7】 前記ベースブリッジコンデンサ(C3)
    は100pF〜220pFの容量を有している請求項1
    から6までのいずれか1項記載の負荷を作動するための
    発振器回路。
  8. 【請求項8】 前記バイポーラトランジスタ(T1,T
    2)のベースに対する導通制御電流は最小の導通制御電
    流の1.5ないし3倍である請求項1から7までのいず
    れか1項記載の負荷を作動するための発振器回路。
  9. 【請求項9】 前記バイポーラトランジスタブリッジ
    (T1.T2)の動作周波数の負荷電流依存性によっ
    て、回路の電力負帰還結合が生じる請求項1から8まで
    のいずれか1項記載の負荷を作動するための発振器回
    路。
  10. 【請求項10】 前記ベース直列コンデンサ(C5,C
    6)と前記スイッチング制御装置(TR1)とから成る
    直列回路に並列に、並列抵抗(R3,R4)が設けられ
    ている請求項1から9までのいずれか1項記載の負荷を
    作動するための発振器回路。
  11. 【請求項11】 前記ベース直列コンデンサ(C5,C
    6)に並列に、並列抵抗(R3,R4)が設けられてい
    る請求項1から10までのいずれか1項記載の負荷を作
    動するための発振器回路。
  12. 【請求項12】 前記並列抵抗(R3,R4)は前記バ
    イポーラトランジスタ(T1,T2)に対するベース保
    護抵抗としても作用する請求項10または11項記載の
    負荷を作動するための発振器回路。
  13. 【請求項13】 前記並列抵抗(R3,R4)は、10
    0Ω〜1000Ωの値を有している請求項10から12
    までのいずれか1項記載の負荷を作動するための発振器
    回路。
  14. 【請求項14】 前記バイポーラトランジスタブリッジ
    はハーフブリッジ(T1,T2)である請求項1から1
    3までのいずれか1項記載の負荷を作動するための発振
    器回路。
  15. 【請求項15】 前記スイッチング制御装置は制御トラ
    ンス(TR1)である請求項1から14までのいずれか
    1項記載の負荷を作動するための発振器回路。
  16. 【請求項16】 前記スイッチング制御装置の1次巻線
    対2次巻線比は1より小さいかまたは1に等しい請求項
    15記載の負荷を作動するための発振器回路。
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