NO126410B - - Google Patents

Description

Koplingsanordning med en

høyspenningstransistor.

Oppfinnelsen angår en koplingsanordning med en høy-spenningstransistor, særlig en krafttransistor, med en styreinn-

retning som mellom transistorens basis og emitter avgir et puls-

formet koplingssignal ved hjelp av en transformatorvikling, og med en med transistorens kollektor forbundet belastningsimpedans,

hvor den fra en spenningskilde tilførte kollektorstrøm til den mettede transistor avbrytes under innvirkning av det til transis-

toren tilførte koplingssignal, og hvor styreinnretningen er for-

bundet med transistorens basis gjennom en impedans som begrenser variasjonen i basisstrømmen i det tidsintervall i hvilket basis-

strømmen blir avbrutt.

Slike koplingsanordninger avendes for mange formål. Utformingen av belastningsimpedansen som motstand byr på den mulighet at koplingsanordningen kan benyttes som en enkel forster-ker for et pulsformet inngangssignal. Hvis belastningsimpedansen består av en transformator med en med en sekundærvikling i transformatoren forbundet likeretterkopling, så kan man på denne måte oppnå høy likespenning. Ved at det i belastningsimpedansen ligger en spole, kan det i denne spole tilveiebringes en sagtannformet strøm som f.eks. kan anvendes for avbøyning av en elektronstråle i et elektronstrålerør.

Anvendelsen av en høyspenningstransistor, særlig en krafttransistor, byr på den mulighet at det på enkel måte kan av-gis stor energi til belastningsimpedansen. For dette formål utsty-res transistoren i metningstilstand, slik at en stor strøm flyter gjennom transistoren med et lite spenningsfall over denne. Resul-tatet blir en koplingsanordning med høy virkningsgrad. Ulempen ved den beskrevne fremgangsmåte er imidlertid at avbrytningen av kol-lektorstrømmen i en i metningstilstand utstyrt krafttransistor skjer meget langsomt. Derved senkes virkningsgraden og ved store lokale energitap i transistoren kan dette ødelegge transistoren.

Det er kjent å akselerere avbrytelsen av kollektorstrøm-men ved å forbinde en impedans mellom transistorens basis og styreinnretningen for å begrense basisstrømmens variasjon under avbrytelsen, hvilken impedans utgjøres av en parallellkopling av en motstand og en zenerdiode, hvis passeringsretning svarer til passe-ringsretningen av transistorens emitter-basisovergang. Dette resul-terer i at overskuddsmengden av ladningsbærere i hele høyspennings-krafttransistoren som følge av den forlengede avbrytningsperiode for basLsstrømmen kan fjernes før transistorens basis-emitterover-gang sperres.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en ytterligere akselerasjon av kollektorstrømmens avbrytelse i en i metningstilstand drevet høyspenningstransistor.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at impedansen ut-gjøres av en mellom transistorens basis og transformatorviklingen i styreinnretningen serieforbundet spole, idet transformatorviklingens andre ende direkte er forbundet med transistorens emitter.

For å frembringe en sagtannstrøm gjennom en fjernsynsmottakers linjeavbøyningsspoler som utgjør en del av belastningsimpedansen, tjener fortrinnsvis transistorens basiskollektordiode som sparediode.

Et utførelseseksempel på oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til tegningene. Fig.l viser en utførelsesform av en kjent koplingsanordning sammen med de tilhørende strømkarakteristikker. Fig.2 viser en utførelsesform av en koplingsanordning ifølge oppfinnelsen med tilhørende strøm-og spenningskarakteristik-ker. Fig.3 viser noen kurver til forklaring av oppfinnelsen.

På fig.la er primærviklingen 2 i en transformator 1 med den ene ende forbundet med kollektoren i en pnp-transistor 3 og med den annen ende forbundet med en klemme -Vp for en spenningskilde hvis andre klemme er forbundet med jord. Transistoren 3 nar sin emitter forbundet med jord mens basisen tilføres en pulsformet spenning 4« Transformatorens 1 sekundærvikling 5 ligger mellom basisen og emitteren i en npn-høyspennings-og/eller krafttransistor 6. Emitteren i transistoren 6 er forbundet med jord mens kollektorelektro-den gjennom en belastningsimpedans 7 er forbundet med den positive klemme av en spenningskilde V^ på f.eks. 220 volt hvis andre klemme er forbundet med jord.

Den andre ende av sekundærviklingen 5 av transformatoren 1 er gjennom en parallellkopling av en motstand 8 og en diode 9 forbundet med basisen i transistoren 6. Strømretningen i dioden 9

er den samme som for basis-emitterovergangen i transistoren 6. Dioden 9 danner en kortslutning for motstanden 8 med hensyn til basis-strømmen ig når transistorens 6 emitter-kollektorovergang er normalt ledende. Hvis imidlertid basisstrømmen flyter i motsatt retning blir dioden 9 sperret og basisstrømmen flyter gjennom motstanden 8. I den kjente koplingsanordning er dioden 9 er zenerdiode.

Transformatoren 1 og transistoren 3 danner styreinnretningen for drift av transistoren 6. En pulsformet spenning 4 som er minst mulig forvrengt, tilføres mellom basis og emitter i transistoren 6 og i den hensikt er transformatoren 1 utformet slik at dens spredningsinduktivitet er forsvinnende liten. Avhengig av formålet for hvilken koplingsanordningen på fig.la skal anvendes, og til hvilket belastningsimpedansen 7 er utformet, finner frembringelsen av den ønskede form av den pulsformede spenning 4 sted. For fjern-synsformål hvor koplingsanordningen tjener til å frembringe en sagtannformet strøm gjennom linjeavbøyningsspoler som danner en del av impedansen " J, kan det anvendes en pulsformet spenning 4 som frembringes av en oscillator med linjefrekvens. Da dette er uvesentlig for forståelse av oppfinnelsen som tilstreber en meget hurtig utkopling av kollektorstrømmen i en i metningstilstand utstyrt høyspen-nings-krafttransistor, er det ved denne koplingsanordning heller ikke gått nærmere inn på hvorledes belastningsimpedansen 7 er utformet .

Styreinnretningen 1, 3 tilfører basis og emitter i transistoren 6 en pulsformet spenning 4 og den bakre flanke av pulsen 4 bringer transistoren 6 i sperret tilstand. Dette skal forklares nærmere under henvisning til fig.lb.

Fig.lb viser emitterstrømmen ig, kollektorstrømmen i^, cg basisstrømmen ig i transistoren 6 som funksjon av tiden. Det for-utsettes at den bakre flanke av det pulsformede koplingssignal opp-trer mellom basis og emitter på tidspunktet tgQ. Det viser seg at basisstrømmen ig hurtig avtar til 0, for deretter å skifte retning. På samme tidspunkt avtar emitterstrømmen ig i samme grad. Basis-strømmen ig forsøker å nå en maksimal verdi i motsatt retning for å fjerne overskuddet av ladningsbærere fra den i metning styrte transistor 6. Denne maksimale verdi begrenses av motstanden 8 og kan følgelig ikke overskride den over sekundærviklingen 5 frembrakte spenningsverdi delt på verdien av motstanden 8. Det viser seg vide-re at kollektorstrømmen i^ i denne periode ikke påvirkes. Årsaken hertil er at den i motsatt retning flytende basisstrøm ig inntil tidspunktet fjerner overskuddet av ladningsbærere fra transistoren 6. Denne fjerning har som bekjent ingen innvirkning på kollek-torstrømmen iQ. Etter at overskuddet av ladningsbærere har avtatt til en konsentrasjon som svarer til verdien av den kollektorstrøm ic som flyter, kan utkoplingen først merkes i kollektorstrømmen ic»

På tidspunktet tg^ begynner utkoplingen av kollektor-strømmen ic. På tidspunktet t2u er utkoplingen avsluttet. Utkop-lingsperioden fra tg^ til tgu er i den beskrevne utførelsesform med en motstand 8 på 5 ohm, omkring 1,2 ^us. Fig.2 viser en koplingsanordning ifølge oppfinnelsen som har til hensikt i løpet av utkoplingen ytterligere å øke den deriverte verdi av kollektorstrømmen ic.

På fig.2a er-sekundærviklingen 5 av transformatoren 1 gjennom en spole 10 forbundet med basisen i transistoren 6.

Fig.2b viser foruten de nevnte strømmer også spenningen Vgg over emitterbasisovergangen i transistoren 6. Av fig.2b fremgår at etter opptreden av den bakre flanke av signalet 4 på tidspunktet t^Q begrenses endringen pr.tidsenhet av basisstrømmen ig av spolen 10. På tidspunktet t^ når strømmen ig maksimalverdien og emitterbasisovergangen trer i sperretilstand som det fremgår av kurven v^g. Minskningen av kollektorstrømmen ±^ brynner på tidspunktet t^c og strømmen 1^ får sin nullverdi på tidspunktet t^u« I det beskrevne utførelseseksempel med en spole 10 på 10 <y>uH viser det seg at utkop-lingstiden t^c til t^u er ca. 1 <y>us idet den midlere endring pr. tidsenhet av kollektorstrømmen i^ er 2 ampere pr.^us.

Før utførelseseksemplet på fig.2a skal beskrives nærmere, skal man først se på fig.3 som viser en idealisert skjematisk fremstilling. På fig.3a er vist forløpet av spenningen v^g mellom basis og emitter i transistoren 6 og fig.3b viser de derved opptredende basisstrømmer ig.

Når det gjelder kurven 3b på fig.3a etter tidspunktet t^tø da overskuddet av ladningsbærere i transistoren 6 er fjernet, har spenningen v^g under innvirkning av spolen en større negativ verdi enn den spenning som frembringes av sekundærviklingen 5* Spenningen Vgg når nemlig under innsvingningen på tidspunktet t^ gjen-nomslagsspenningen for basis-emitterveien i transistoren 6 og be-holder denne spenning i løpet av den tid etter tidspunktet t^b da basisstrømmen ig gjennom spolen 10 avtar. ;Sammenlignet med den kjente koplingsanordning er utkop-lingstiden minsket fra 1,2 ^u sek. til 1 yu sek. Det i transistoren opptredende effektforbruk i perioden t0 - t0 er av den grunn be-r jc 3U ;tydelig mindre enn ved den kjente anordning. ;Det er klart at for at tidspunktene t^ u og t^u skal falle sammen, når kollektorstrømmen i^ er helt utkoplet må tidspunktet t^Q fremskyndes i forhold til tgQ. Dette kan på enkel måte oppnås ved tilpassing av det pulsformede signal 4«;Fig.2a viser, en koplingsanordning for frembringelse av en sagtannformet strøm gjennom avbøyningsspoler i en ikke vist fjernsynsmottaker. Belastningsimpedansen 7 består da av en eventu-elt i flere delspoler oppdelt avbøyningsspole 7' og en parallell-koplet kondensator 7"« Disse danner på kjent måte en svingekrets som begynner å svinge ved utkopling av kollektorstrømmen i^. En så-kalt sparediode 11 kan være koplet mellom emitter og kollektor i transistoren 6. Det er likeledes mulig for å oppnå fordelene ved sparekretsen å benytte basiskollektorveien i transistoren 6. Dette er beskrevet i fransk patentskrift 1.506.384* Det viser seg at for koplingsanordningen med en transistor 6 hvis basis-kollektorvei vir-ker som sparediode, har spolen 10 under sparevirkningen en meget god lineæriserende innvirkning på avbøyningsstrømmen gjennom spolen 7'.

Det er klart at for prinsippet ifølge oppfinnelsen er

utformingen av styreinnretningen 1, 3 av underordnet betydning. Det samme gjelder for utformingen av koplingsanordningen med transistoren 3 og/eller 6 av krafttypen som er motsatt av den på figuren viste type. Likeså er det uten viktighet at i koplingsanordningen emitter og basis i transistoren 6 er utformet som felles elektrode.

Claims (2)

1. Koplingsanordning med høyspenningstransistor (6), særlig en krafttransistor, med en styreinnretning som mellom transistorens basis og emitter avgir et pulsformet koplingssignal ved hjelp av en transformatorvikling (5), og med en med transistorens kollektor forbundet belastningsimpedans (7), hvor den fra en spenningskilde tilførte kollektorstrøm til den mettede transistor avbrytes under innvirkning av det til transistoren tilførte koplingssignal, og hvor styreinnretningen er forbundet med transistorens basis gjennom en impedans som begrenser variasjonen i basisstrømmen i det tidsintervall i hvilket basisstrømmen blir avbrutt, karakterisert ved at impedansen utgjøres av en mellom transistorens (6) basis og transformatorviklingen (5).i styreinnretningen serieforbundet spole (10), idet transformatorviklingens andre ende er direkte forbundet med transistorens emitter.

2. Koplingsanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at for å frembringe en sagtannstrøm gjennom en fjernsynsmottakers linjeavbøyningsspoler (7') som utgjør en del av belastningsimpedansen, tjener transistorens (6) basis-kollektordio-de som sparediode.