DE2820822C2 - Control circuit for a fast power transistor - Google Patents
Control circuit for a fast power transistorInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Ansteuerschaltung für einen schnellen Leistungs- bzw. Schalttransistör. The invention relates to a control circuit for a fast power or switching transistor.
Die Erfindung kann beispielsweise bei einem getakfeten Netzgerät Anwendung finden, wobei die mittels eines Regelteils Und einer Steuerlogik gewonnenen Steuerimpulse übet die er/indungsgemäße An^ steuer- bzw. Treiberschaltung den Leistungs- bzw. Schalttransistorendes Netzgerätes zugeführt werden*The invention can be used, for example, in a paced network device, the Control impulses obtained by means of a control part and control logic exercises the appropriate approach control or driver circuit are fed to the power or switching transistors of the power supply unit *
Es ist bekannt, Transistoren als Schalter einzusetzen (siehe beispielsweise W. Bitterlich, Einführung in die Elektronik, Springer-Verlag Wien — New York, 1967, S. 390—396). Um große Schallgeschwindigkeiten zu erreichen, d. h. um die Einschaltzeit zu verkürzen, wird der Transistor häufig mit einem hohen Obersteuerungsfaktor (= Verhältnis zwischen dem zum Steuern benötigten Basisstrom und dem Basisstrom, der erforderlich ist, um den Transistor bis an die Übersteuerungsgrenze durchzusteuern) angesteuert, was aber wiedemm wegen der Speicherfähigkeit, d. h. den daraus folgenden Speicherzeiten des Transistors die Ausschaltzeit verlängertIt is known to use transistors as switches (see for example W. Bitterlich, Introduction to Electronics, Springer-Verlag Wien - New York, 1967, Pp. 390-396). To achieve high speeds of sound, i. H. to shorten the switch-on time the transistor often has a high overdrive factor (= ratio between that used to control required base current and the base current that is required to get the transistor up to the Override limit) controlled, but again because of the storage capacity, d. H. the storage times of the transistor resulting therefrom Switch-off time extended
Der Transistor wird meist ohne Rücksicht auf den momentan fließenden kollektorstrom, d.h. lastunabhängig, stets mil. einem konstanten hohen Basisstrom angesteuert der so bemessen ist daß der Transistor mit Sicherheit in die Sättigung geht Dieser Sättigungsbetrieb hat in nachteiliger Weise große und Transi«torindividuelle Speicherzeiten sowie eine Verschiebung der Flanken vom Strom und Spannung zur Folge.The transistor is usually switched off regardless of the currently flowing collector current, i.e. independent of the load, always driven with a constant high base current which is dimensioned so that the transistor with Safety in the saturation This saturation operation has the disadvantage of large and transitory individual Storage times as well as a shift in the edges of the current and voltage result.
Es ist desweiteren eine hohe Steuerleistung nötig, was wiedemm hohe Schaltverluste zur Folge hat Sollen Transistoren paarweise und koordiniert zusammenarbeiten, so müssen sie in nachteiliger Weise auf gleiche Speicherzeiten selektiert werden.Furthermore, a high control output is necessary, what again results in high switching losses Should transistors work in pairs and in a coordinated manner, so they have to be selected in a disadvantageous way for the same storage times.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ansteuerschaltung Hr einen Leistungstransistor zu entwickeln, die infolge Minimierung der Speicherzeiten hohe Schaltgeschwindigkeiten gestattetThe invention is based on the object of providing a control circuit Hr with a power transistor develop that allows high switching speeds due to minimization of the storage times
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß der Steuereingang dieses Leistungstransistors über einen Transistor durch eine konstante Stromquelle ansteuerbar ist wobei die konstante Stromquelle für den Betrieb des Leistungstransistors am Rande der Sättigung desweiteren über ein Vergleichselement mit einem Lastanschluß des Leistungstransistors verbunden istAccording to the invention, this object is achieved in that the control input of this power transistor has a transistor can be controlled by a constant current source, the constant current source for the Operation of the power transistor at the edge of saturation furthermore via a comparison element with a Load terminal of the power transistor is connected
Der Steuereingang des Leistungstransistors ist über einen Transistor mit negativer Spannung beaufschlagbar. The control input of the power transistor can be subjected to negative voltage via a transistor.
Gemäß einem Vorschlag der Erfindung besteht die konstante Stromquelle aus einem Transistor, dessen Steuereingang über eine Zenerdiode und dessen einer Lastanschluß über einen Widerstand mit einer Spannungsquelle verbunden sind, wobei seinem weiteren Lastanschluß ein konstanter Strom entnehmbar istAccording to a proposal of the invention, the constant current source consists of a transistor whose Control input via a Zener diode and one of its load connections via a resistor with a voltage source are connected, a constant current can be drawn from its further load connection
Als Vergleichselemente können eine Diode bzw. alternativ ein mit einer Referenz-Spannungsquelle beschalteter Regler eingesetzt werden.A diode or, alternatively, one with a reference voltage source can be used as comparison elements wired controller can be used.
Zur Ansteuerung der konstanten Stromquelle ist ein Transistor eingesetzt, dem zur Verhinderung der Sättigung seines Lastkreises an seinem Steuereingang eine Diode vorgeschaltet ist, der eine weitere mit einem Lastanschluß verbundene Diode parallel liegt.To control the constant current source, a transistor is used to prevent the Saturation of its load circuit is preceded by a diode at its control input, and another with a Load connection connected diode is in parallel.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Steuereingang des zwischen negativer Spannungsquelle und Steuereingang des Leistungstransistors liegenden Transistors über eine Diode mit einem weiteren Transistor verbunden, der über eine Diode von einer konstanten Stromquelle ansteuerbar ist, wobei jeweils zwischen Steuer und Lastanschluß der Transistoren weitere Dioden angeordnet sind, '»-ν?,/In a further embodiment of the invention, the control input is the between the negative voltage source and control input of the power transistor lying transistor via a diode with another Connected transistor, which can be controlled via a diode from a constant current source, in each case further diodes are arranged between the control and load connection of the transistors, '»-ν?, /
Die mit der Erfindung erzielbäfen Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der erfindungsgemäß ange* steuerte Leistungstransistor hohe Leistungen mit großen Schältgeschwindigkeiten übertragen kann, Wobei geringe Schaltverlüste auftreten. Der Lcistungstransistor wird vorteilhaft lastabhängig und am Rande der Sättigung betrieben, was minimale SpeiGherzeiten, sehrThe advantages achieved with the invention exist in particular that the power transistor controlled according to the invention also has high powers can transmit high switching speeds, whereby low switching losses occur. The power transistor is advantageously operated depending on the load and on the verge of saturation, which results in minimal storage times
kurze Schaltzeiten und eine erhöhte Stromverstärkung bei verringertem Basis- bzw. Steuerstrom zur Folge hat Das Ein- und Ausschaltverhalten des Leistungstransistors wird optimal.results in short switching times and an increased current gain with a reduced base or control current The switch-on and switch-off behavior of the power transistor is optimal.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert Es zeigtEmbodiments of the invention are explained below with reference to the drawings
F i g. 1 eine detaillierte erfindungsgemäße Ansteuerschaltung für einen schnellen Leistungstransistor,F i g. 1 shows a detailed control circuit according to the invention for a fast power transistor,
F i g. 2 den zeitlichen Verlauf des Leistungstransistor-Basisstromes, F i g. 2 the time course of the power transistor base current,
F i g. 3 eine weitere, mehr prinzipielle Darstellung der erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung für einen schnellen Leistungstransistor.F i g. 3 shows a further, more basic illustration of the control circuit according to the invention for a fast one Power transistor.
In F i g. 1 ist eine detaillierte erfindungsgemäße Ansteuerschaltung für einen schnellen Leistnngstransistör dargestellt Zwischen Klemmen 1 und 2 der Schaltung liegt eine positive Versorgungsgleichspannung + U,und zwischen Klemmen 2 und 3 eine negative Versorgungsgleichspannung — U, an. Die Klemme 2 weist dabei das Bezugspotential 0 Volt, die Klemme 1 das Potential + L/Vund die Klemme 3 das Potential - ίΛ auf. Zwischen Klemmen 4 und 2 liegt eine Stnerspunnung Uu an.In Fig. 1 shows a detailed control circuit according to the invention for a fast power transistor. A positive DC supply voltage + U is applied between terminals 1 and 2 of the circuit, and a negative DC supply voltage - U is applied between terminals 2 and 3. Terminal 2 has the reference potential 0 volts, terminal 1 the potential + L / V and terminal 3 the potential - ίΛ. A star voltage Uu is applied between terminals 4 and 2.
Die Klemme 1 ist über die Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors Ti mit der Basis eines Transistors T2 verbunden. Die Klemme 1 ist ferner der Kathode einer Zenerdiode D\ und Widerständen Ru R2 und Ri zugeführt. Die Zenerdiode D\ liegt mit ihrer Anode am Widerstand R,, an einem Widerstand ft, sowie an den Basen von Transistoren Tj und Ta. Terminal 1 is connected to the base of a transistor T 2 via the collector-emitter path of a transistor Ti. The terminal 1 is also fed to the cathode of a Zener diode D \ and resistors R u R 2 and Ri. The anode of the Zener diode D \ is connected to the resistor R ,, to a resistor ft, as well as to the bases of transistors Tj and Ta.
Der Widerstand R2 ist mit dem Emitter von Transistor T3 und der Widerstand Ri mit dem Emitter von Transistor Tt verbunden.The resistor R2 is connected to the emitter of transistor T 3 and the resistor Ri to the emitter of transistor T t .
Der Kollektor des Transistors T4 ist mit der Anode einer Diode D2, der Basis des Transistors 71 sowie einem Widerstand R5 beschaltet Die Kathode der Diode D2 liegt am Kollektor des Transistors T2 und an einer Klemme 5 der Schaltung. Die weitere Klemme 6 ist direkt mit der Klemme 2, dem Emitter des Transistors T2 und einem Widerstand Λ& verbunden. Zwischen den Klemmen 5 und 6 liegt ausgangsseitig die Spannung Up 2 an, d. h. ein an Klemme 5 und 6 liegender Lastkreis wird über die Kollektor-Emitter-Strecke des Leistungstransistors T2 geschaltet The collector of transistor T 4 is connected to the anode of a diode D 2 , the base of transistor 71 and a resistor R 5. The cathode of diode D 2 is connected to the collector of transistor T 2 and to a terminal 5 of the circuit. The other terminal 6 is directly connected to terminal 2, the emitter of transistor T 2 and a resistor Λ &. The voltage Up 2 is applied on the output side between terminals 5 and 6, ie a load circuit connected to terminals 5 and 6 is switched via the collector-emitter path of the power transistor T 2
Die Widerstände R$ und Ri, liegen gemeinsam an der Verbindung zwischm Emitter des T-ansistors Ti und Basis des Transistors T7 sowie an der Kathode einer Diode Dj und dem Kollektor eines Transistors T5. Die Diode Di ist anodenseitig mit weiteren Dioden ß» und D=, und dem Kollektor enes Transistors Tf1 sowie über einen Widerstand R1 mit den Klemmen 2 und 6 beschaltet.The resistors R $ and Ri are jointly connected to the connection between the emitter of the T-transistor Ti and the base of the transistor T 7 and to the cathode of a diode Dj and the collector of a transistor T 5 . The diode Di is connected on the anode side with further diodes ß »and D =, and the collector of a transistor Tf 1 and via a resistor R 1 with terminals 2 and 6.
Der Transistor Ti ist über seinen Emitter und einen Widerstand Rg mit der Klemme 3 sowie über seine Basis mit der Kathode der Diode D-, und einem Widerstand /?■) verbunden. Der Widerstand /?« liegt an Klemme 3. genau wie der Emitter des Transistors T6. Die Basis des Transistors Ti, ist über einen Widerstand /?io mit Klemme J sowie mit der Kathode einer Diode ft beschaltet. Die Dioden D1 und A sind anodenseitig dem Kollektor des Transistors T3 zugeführtThe transistor Ti is connected via its emitter and a resistor Rg to the terminal 3 and via its base to the cathode of the diode D-, and a resistor /? ■). The resistor /? «Is on terminal 3, just like the emitter of transistor T 6 . The base of the transistor Ti is connected to terminal J via a resistor /? Io and to the cathode of a diode ft. The diodes D 1 and A are fed to the collector of the transistor T 3 on the anode side
An der Eingangsklemme 4 liegen Über einen Widerstand Au Dioden Dj und Da mit ihren Anoden. Kathodenseitig ist Diode Ds mit dem Widerstand /J4 und ' dem Kollektor eines Transistors T7 beschaltet. Die Diode Dj ist kathodenseitig mit der Basis des! Transistors 7} und Über p.taen Widerstand R\2 mit den Klemmen 2 und 6 verbunden. Der Emitter des Transistors Ti liegt direkt an den Klemmen 2,6.At the input terminal 4 there are Au diodes Dj and Da with their anodes via a resistor. On the cathode side, the diode Ds is connected to the resistor / J 4 and the collector of a transistor T 7 . The diode Dj is on the cathode side with the base of the! Transistor 7} and via p.taen resistor R \ 2 connected to terminals 2 and 6. The emitter of the transistor Ti is directly connected to the terminals 2,6.
Die Basis-Emitter-Spannung am Transistor 71 ist mit Übe i. die Easis-Emitter-Spannung am Transistor T2 mit Übe 2, der in die Basis des Transistors T2 fließende Strom mit Ib ι und der in den Kollektor des Transistors T2 fließende Strom mit Ic 2 bezeichnet Der aus dem Kollektor von T3 fließende Strom ist mit /c- 3, der aus dem Kollektor von T4 fließende Strom mit /c4, die Kollektor-Emitter-Spannung am Transistor 7s mit Uce 5, die Kollektor-Basis-Spannung an Ts mit Ucb 5, die Basis-Emitter-Spannung an Ts mit Übe s, der in den Kollektor von T5 fließende Strom mit Ic 5 und der in die Basis von Ts Fließende Strom mit Ib s bezeichnetThe base-emitter voltage at transistor 71 is with Übe i. the base-emitter voltage at transistor T 2 with Übe 2, the current flowing into the base of transistor T 2 with Ib ι and the current flowing into the collector of transistor T 2 with Ic 2 denotes the flowing from the collector of T 3 Current is with / c - 3, the current flowing from the collector of T 4 with / c4, the collector-emitter voltage at transistor 7s with Uce 5, the collector-base voltage at Ts with Ucb 5, the base-emitter -Voltage at Ts with Übe s, the current flowing into the collector of T 5 with Ic 5 and the current flowing into the base of Ts with Ib s
Der in die Basis von T1 fließende Strom ist mit 1B 7, die Sperrspannung an der Zenerdiode D\ mit Uz die Spannung in Durchlaßrichtung der Diode D2 mit Uf2 (F= Flußspannung), die Spannung in Durchlaßrichtung der Diode D] mit Uf 3, die Durchlaßspannung der Diode Di mit Uf 5, die Spannung zwischen der Basis von 71 und Klemmen 2, 6 mit Ur und die Spannung zwischen dem Kollektor von Tb und dem Emittw von Λ mit Us bezeichnetThe current flowing into the base of T 1 is with 1 B 7, the reverse voltage at the Zener diode D \ with Uz the voltage in the forward direction of the diode D 2 with Uf 2 (F = forward voltage), the voltage in the forward direction of the diode D] with Uf 3, the forward voltage of the diode Di with Uf 5, the voltage between the base of 71 and terminals 2, 6 with Ur and the voltage between the collector of Tb and the Emittw of Λ with Us
Im folgenden wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung beschrieben. D>e aus Zenerdiode D\, Widerstand R2 und Transistor Tj bestehende Anordnung bildet eine Stromquelle, die über Transistor Ti eingeschaltet werden kann, die Größe des Widerstandes R2 bestimmt dabei den bei durchgeschaltetem Transistor Tj fließenden Strom Ic ι bei festem Wert Uz der Durchbruchspannung der Zenerdiode D\. The mode of operation of the control circuit according to the invention is described below. D> e consisting of Zener diode D \, resistor R 2 and transistor Tj arrangement forms a current source that can be switched on via transistor Ti , the size of resistor R 2 determines the current Ic ι flowing when transistor Tj is switched on at a fixed value Uz der Breakdown voltage of the zener diode D \.
Analog hierzu bildet die aus Zenerdiode D1, Widerstand Ri und Transistor T4 bestehende Anordnung eine ebenfalls durch Transistor Ti einschaltbare Stromquelle, wobei der Widerstandswert von Rj den bei durchgeschaltetem Transistor Ti fließenden Strom /c 4 bestimmt Die nachfolgend beschriebene Ansteuerung der Transistoren Ti und Ti au~ diesen Stromquellen gestattet in vorteilhafter Weise kurze Schaltzeiten.Analogous to this, the arrangement consisting of Zener diode D 1 , resistor Ri and transistor T 4 forms a current source that can also be switched on by transistor Ti, the resistance value of Rj determining the current / c 4 flowing when transistor Ti is switched on.The control of transistors Ti and Ti described below These current sources advantageously allow short switching times.
In F i g. 2 ist zur Beschreibung der weiteren Funktionsweise der zeitliche Verlauf des Basisstromes Ib 2 durch den Leistungstransistor T2 dargestellt. Zum Zeilpunkt t = t, wird eine positive Steuerspannung U1, zwischen den Klemmen 4 und 2 angelegt, die bis zum Zeitpunkt t = U ansteht. Der durch den Transistor T7 fließende Basisstrom Ib 1 steuert die Eini'ter-Koüektor-Strecke des Transistors T7 durch.In Fig. 2 shows the time course of the base current Ib 2 through the power transistor T 2 to describe the further mode of operation. At point t = t, a positive control voltage U 1 is applied between terminals 4 and 2, which is present until time t = U. The base current Ib 1 flowing through the transistor T 7 controls the Eini'ter-Koüektor path of the transistor T 7 .
Der durchgeschaltete Transistor Ti bewirkt ein Durchsteuern der Emitter-Kollektor-Strecken der Transistoren F1 und T4. Über den durchgesteuerten Transistor T4 wird folglich auch die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors Ti leitend und es fließt ein Strom Ib 2 in die Basis des Leistungstransistors T2, wodurch dessen Kollektor-Emitte; -Strecke durchgesteuert wird. Ds K jll.-ktor-Emitter-Strecke des Transistors Ti ist im Zeitraum fi<i<f< gesperrt die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 71 im gleichen Zeitraum leitend.The switched-through transistor Ti causes the emitter-collector paths of the transistors F 1 and T 4 to be switched on . The collector-emitter path of the transistor Ti is consequently also conductive via the through-turned transistor T 4 and a current Ib 2 flows into the base of the power transistor T 2 , whereby its collector-emitter; Route is controlled. The K jll.-ktor-emitter path of the transistor Ti is blocked in the period fi <i <f <, the collector-emitter path of the transistor 71 is conductive in the same period.
Das anfängliche Überschwingen des nun fließenden Basisstromes IBi im Zeitraum fiSi</2 wirkt sich günstig auf das Einschaltverhalten des Transistors T2 aus und erzeugt niedrige Einschaltverluste. Im durchgesehalteten Zustand zieht der Leistungstransistor T5 einen seiner Stromverstärkung B (B> Sättigungsstrom' verstärkung) gemäßen Basisstrom h 2 in Abhängigkeit des Kollektorstromes Ici. Der Wert des Basisstromes Ib 1 im Zeitraum <2.< tüu beträgt:The initial overshoot of the now flowing base current I B i in the period fiSi </ 2 has a favorable effect on the switch-on behavior of transistor T 2 and generates low switch-on losses. When the power transistor T 5 is held through, it draws a base current h 2 corresponding to its current gain B (B> saturation current 'gain) as a function of the collector current Ici. The value of the base current Ib 1 in the period < 2 . < Tüu is:
Durch die aus Transistor Γι, Leistungstransistor T2 und Diode D2 bestehende Anordnung wird im Zeitraum t2<t<U die Kollektor-Emitter-Spannung Ucei des Leistungstransistors T2 auf einen konstanten Wert nahe der Sättigungsgrenze geregelt. Sinkt die Spannung Ucei unter den Wert der Basis-Emitter-Spannung Übe 2, was gleichbedeutend mit dem Zustand der Sättigung des Transistors Tt ist, so wird Diode D2 leitend und entzieht dem Transistor T\ soviel Basisstrom, bis Ucei einen Wert erreicht hat, der ungefähr dem Wert von Übe?. entspricht.Through the arrangement consisting of transistor Γι, power transistor T 2 and diode D 2 , the collector-emitter voltage Ucei of the power transistor T 2 is regulated to a constant value close to the saturation limit in the period t 2 <t <U. If the voltage Ucei falls below the value of the base-emitter voltage Übe 2, which is equivalent to the state of saturation of the transistor Tt , diode D 2 becomes conductive and draws the base current from the transistor T \ until Ucei has reached a value, which is about the value of Übe ?. is equivalent to.
Im einzelnen gilt hierbei folgendes (siehe F i g. 1):The following applies in detail (see Fig. 1):
Ur = Ube\ + Übe 2 Ur = Ube \ + Practice 2
Uce2Uce2
Ubf\Ubf \
Us = Ufs + UcesUs = Ufs + Uces
1010
1515th
2020th
i/ff= U
hieraus folgti / ff = U
it follows from this
Ube\ +Ube \ +
Im Einschaltzeitraum ii < t< t2 (F i g. 2) ergibt sich ein Stromfluß über die Basis-Emitter-Strecke des Transistors Γι und die Basis-Emitter-Strecke des Transistors T2 zur Klemme 2. Der Transistor T2 wird durchgestetiert und ein Kollektorstrom Ic2 beginnt zu fließen. Die Spannung Uce2 nähert sich dem Wert 0. Daraus folgt unter der VoraussetzungIn the switch-on period ii < t <t 2 (FIG. 2) there is a current flow through the base-emitter path of the transistor Γι and the base-emitter path of the transistor T 2 to terminal 2. The transistor T 2 is continuous and a collector current Ic 2 starts to flow. The voltage Uce 2 approaches the value 0. This follows under the assumption
3030th
daß die Diode D2 zu leiten beginnt und dem Transistor Ti einen Teil des Kollektorstromes Ic entzieht Folglich werden die Transistoren Ti und T2 vom gesättigten in den ungesättigten Betrieb getrieben, der Basis-Strom Ib 2 sinkt auf einen Minimalwert ab (Bereich t2< t< fcder Fig.2). Gleichzeitig steigt die Spannung Ucei wieder an, was zur Folge hat, daß der durch die Diode D2 fließende Teilstrom wieder dem Transistor Ti zugeführt wird.that the diode D 2 begins to conduct and the transistor Ti withdraws part of the collector current Ic. As a result, the transistors Ti and T 2 are driven from saturated to unsaturated operation, the base current Ib 2 drops to a minimum value (range t 2 < t < fc of Fig. 2). At the same time, the voltage Ucei rises again, with the result that the partial current flowing through the diode D 2 is fed back to the transistor Ti.
Durch die ais »Vergieicher« wirkende Diode D2 wird der Basisstrom Ib 2 dem Kollektorstrom Ia stets nachgeführt, also der Steuerstrom dem Laststrom hachgeregelt Die Basisstromspitze von Ib2 im Bereich t\<t<t2 entsteht weil der »Vergleicher« D2 noch nicht reagiert hat Zum Zeitpunkt f = t2 wird die Diode D2 leitend, der Zeitraum t2< t< tj ist durch das Nachführen von Ib 2 gekennzeichnetBy acting as a "comparator" diode D 2 , the base current Ib 2 is always tracked to the collector current Ia , i.e. the control current is adjusted to the load current. The base current peak of Ib 2 in the range t \ <t <t 2 occurs because the "comparator" D 2 is still unreacted f At time t = 2, the diode D 2 is conducting, the period of time t 2 <t <tj is characterized by the tracking of Ib 2
Zum Zeitpunkt t = U wird die positive Steuerspannung Us, abgeschaltet Folglich werden die Emitter-Kol-Iektor-Strecken der Transistoren T1, T3, T* und T6 gesperrt Die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors Ts wird leitend und legt die negative Versorgungsspannung — Uv an die Basis des Leistungstransistors T2. Der Basisstrom Ib2 schwingt im Zeitraum £f<f<fä in den negativen Bereich und verläuft dann gegen NuILAt time t = U , the positive control voltage Us is switched off. As a result, the emitter-collector paths of the transistors T 1 , T 3 , T * and T 6 are blocked. The collector-emitter path of the transistor Ts becomes conductive and sets the negative supply voltage - Uv to the base of the power transistor T 2 . The base current Ib 2 oscillates in the period £ f <f <f ä in the negative range and then runs towards NuIL
Die Transistoren T5, T6 und T7 arbeiten im nichtgesättigten Betrieb, wie nachfolgend am Beispiel des Transistors T5 näher erläutert wird. Der Transistor T5 ist dann gesättigt, wenn Uces<Ubes, d.h. Ucb s<0 ist Unter Einbeziehung der Dioden Dz und Ds gut für die AnordnungThe transistors T 5 , T 6 and T 7 work in the unsaturated mode, as will be explained in more detail below using the example of the transistor T5. The transistor T5 is saturated when Uces <Ubes, ie Ucb s <0 . With the inclusion of the diodes Dz and Ds, this is good for the arrangement
= Ufs+ Ubes.= Ufs + Ubes.
Hieraus folgt mit Uf 1" Uf s, d. h. ungeführt gleichen Flußspannungen der Dioden D3 und Dy. From this it follows with Uf 1 "Uf s, that is, unguided, the same forward voltages of the diodes D3 and Dy.
Übe 5« Uce 5, Practice 5 « Uce 5,
d. h. Uces wird nie kleiner als Ubes, der Transistor ist also nie im gesättigten Betrieb. Allerdings wird bei der Anordnung TsIDJDs der Steuerstrom Ib 5 nicht dem Laststrom Ics iiachgeführt wie bei der eingangs erläuterten Anordnung T2ID2ITu ie Uces is never smaller than Ubes, so the transistor is never in saturated operation. However, in the case of the arrangement TsIDJDs, the control current Ib 5 is not tracked to the load current Ics as in the case of the arrangement T 2 ID 2 ITu explained at the beginning
Diese am Beispiel TsID3IDs beschriebene Verhinderung der Sättigung gilt in gleicher Weise für die aus T;/Df/Ds und TfJ DJ De bestehenden Anordnungen. This prevention of saturation described using the example of TsID 3 IDs applies in the same way to the arrangements consisting of T; / Df / Ds and TfJ DJ De.
In F i g. 3 ist eine weitere, mehr prinzipielle Darstellung der erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung für einen schnellen Leistungstransistor dargestellt. Zwischen den Klemmen 1 und 2 liegt die positive Versorgungsspannung + Uv, zwischen den Klemmen 2 und 3 die negative Versorgungsspannung Uv, zwischen den Klemmen 2 und 3 die negative Versorgungsspannung - Uv, zwischen den Klemmen 4 und 2 die Steuerspannung £7„und zwischen den Klemmen 5 und 6 die Spannung U(f2 an, wie bereits unter Fig. 1 beschrieben.In Fig. 3 shows a further, more basic illustration of the control circuit according to the invention for a fast power transistor. Between terminals 1 and 2 there is the positive supply voltage + Uv, between terminals 2 and 3 the negative supply voltage Uv, between terminals 2 and 3 the negative supply voltage - Uv, between terminals 4 and 2 the control voltage £ 7 "and between the Terminals 5 and 6 apply the voltage U ( f 2 , as already described under FIG. 1.
Die Klemme 1 ist über die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors Tt und die Basis-Kollektor-Strecke des Leistungstransistors T2 mit der Klemme 5 und die Klemme 2 ist direkt mit der Klemme 6 verbunden. Eine Treiberschaltung 7 liegt über ihre beiden Eingangsklemmen an den Klemmen 4 und 2, ausgangsseitig über ihre eine Klemme an der Basis des Transistors Γι und an einem Regler bzw. Vergieicher 8, über eine zweite Klemme an der Basis des Transistors Ts. Terminal 1 is connected to terminal 5 via the collector-emitter path of transistor Tt and the base-collector path of power transistor T 2, and terminal 2 is directly connected to terminal 6. A driver circuit 7 is connected via its two input terminals to terminals 4 and 2, on the output side via its one terminal to the base of transistor Γι and to a regulator or comparator 8, via a second terminal to the base of transistor Ts.
Der Transistor Tj ist über seinen Emitter mit der Klemme 3 und über seinen Kollektor mit der Basis des Transistors T2 verbunden. Der Regler 8 weist neben der direkt mit der Treiberschaltung 7 beschalteten Eingangsklemme drei weitere Klemmen auf, wobei die eine mit den Klemmen 2,6, die zweite mit Klemme 5 und die dritte über eine Referenzspannungsquelle 9 mit Klemme 6 verbunden ist Die an der Referenzspannungsquelle 9 anstehende Spannung ist mit UfM bezeichnet. Der Emiller lies Transistor» T2 lsi st-hücuhuh ebenfalls mit Klemme 6 verbunden.The transistor Tj is connected to the terminal 3 via its emitter and to the base of the transistor T 2 via its collector. In addition to the input terminal connected directly to the driver circuit 7, the controller 8 has three further terminals, one of which is connected to terminals 2, 6, the second to terminal 5 and the third to terminal 6 via a reference voltage source 9 The voltage present is denoted by UfM. The Emiller read transistor » T 2 is also connected to terminal 6.
Die Funktionsweise dieser vereinfachten Ansteuerschaltung ist ähnlich der bereits bei der detaillierten Schaltung beschriebenen. Sobald zwischen den Eingangsklemmen der Treiberschaltung 7 eine positive Steuerspannung Usi ansteht steuert der Treiber 7 mit einem konstanten Steuerstrom den Transistor Ti über dessen Basis durch und sperrt gleichzeitig Transistor T5. Folglich wird der Leistungstransistor T2 durchgeschaltet und es ergibt sich im Einschaltaugenblick ein Stromfluß Treiber 7 — Transistor T\ — Transistor T2 — Klemme ZThe functioning of this simplified control circuit is similar to that already described for the detailed circuit. As soon as a positive control voltage Usi is present between the input terminals of the driver circuit 7, the driver 7 controls the transistor Ti with a constant control current via its base and at the same time blocks transistor T 5 . As a result, the power transistor T 2 is turned on and there is a current flow driver 7 - transistor T \ - transistor T 2 - terminal Z at the moment of switch-on
Der Regler 8 vergleicht die Kollektor-Emitter-Spannung Uce 2 des Leistungstransistors Ti mit der Referenzspannung Urci der Referenzspannungsquelle 9. Falls diese Spannungen unterschiedliche Werte aufweisen, greift der Regler 8 einen Teil des zur Basis von Ti fließenden Stromes ab und es ergibt sich ein Stromfluß Treiber 7 — Regler 8 — Klemme 2. Folglich werden T1 und somit auch T2 vom gesättigten in den ungesättigten bzw. am Rand der Sättigung liegenden Bereich getrieben. Der Regler 8 greift solange ein, bis gilt:The regulator 8 compares the collector-emitter voltage Uce 2 of the power transistor Ti with the reference voltage Urci of the reference voltage source 9. If these voltages have different values, the regulator 8 picks up part of the current flowing to the base of Ti and a current flow results Driver 7 - controller 8 - terminal 2. As a result, T 1 and thus also T 2 are driven from the saturated to the unsaturated or area at the edge of saturation. The controller 8 intervenes until the following applies:
Ucei = Ug* Ucei = Ug *
Zur Sättigungsverhindening von T2 wird also genau wie bereits unter Fig.1 beschrieben, nicht der volleTo prevent saturation of T 2 , exactly as already described under FIG. 1, the full one is not used
Steuerstrom von Γ?( = Bäsisstföm), sondern der über Γι fließende, »transformierte« Steuerstrom herangezogen. Bei Abschalten der positiven Steuerspannung f/„ sperrt die Treiberschaltung 7 den Transistor Ti und steuert den Transistor Ts dureh. Folglich wird die BasisControl current from Γ? (= Bäsisstföm), but rather the “transformed” control current flowing through Γι used. When the positive control voltage f / "is switched off, the driver circuit 7 blocks the transistor Ti and controls the transistor Ts dureh. Consequently becomes the base
des Leistungstransistors Ti an die negative Vefsofgungsspannung - iyrgelegt, was ein schnelles Ausschalten des Kollektor^Emitter-Stromes von T2 zur Folge hat. Die unter Fig.2 beschriebenen Vorgänge gelten also analog für die Schaltung gemäß F i g, 3.of the power transistor Ti to the negative Vefsofgungsspannung - iyretzt, which results in a rapid switching off of the collector ^ emitter current of T 2 . The processes described under FIG. 2 apply analogously to the circuit according to FIG. 3.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19782820822 DE2820822C2 (en) | 1978-05-12 | 1978-05-12 | Control circuit for a fast power transistor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19782820822 DE2820822C2 (en) | 1978-05-12 | 1978-05-12 | Control circuit for a fast power transistor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2820822A1 DE2820822A1 (en) | 1979-11-15 |
| DE2820822C2 true DE2820822C2 (en) | 1981-09-17 |
Family
ID=6039243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19782820822 Expired DE2820822C2 (en) | 1978-05-12 | 1978-05-12 | Control circuit for a fast power transistor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2820822C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3215009A1 (en) * | 1982-04-22 | 1983-12-29 | Rudolf Prof. Dipl.-Phys. 7600 Offenburg Ranzinger | Driver stage for a high-power switching transistor |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4684878A (en) * | 1986-05-08 | 1987-08-04 | Rca Corporation | Transistor base current regulator |
-
1978
- 1978-05-12 DE DE19782820822 patent/DE2820822C2/en not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3215009A1 (en) * | 1982-04-22 | 1983-12-29 | Rudolf Prof. Dipl.-Phys. 7600 Offenburg Ranzinger | Driver stage for a high-power switching transistor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2820822A1 (en) | 1979-11-15 |
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