PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE3730649A1 30.03.1989
Titel Schaltungsanordnung mit wenigstens einer Serienschaltung zweier Transistoren
Anmelder Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München, DE
Erfinder Zorn, Rudolf, Dipl.-Ing., 8000 München, DE
DE-Anmeldedatum 11.09.1987
DE-Aktenzeichen 3730649
Offenlegungstag 30.03.1989
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.03.1989
IPC-Hauptklasse H03K 17/66
IPC-Nebenklasse H03K 17/687   
IPC additional class // H03K 17/08,H02P 6/02,3/08  
Zusammenfassung Schaltungsanordnung mit wenigstens einer Serienschaltung der Schaltstrecke eines ersten Transistors (11) in Emitter- oder Source-Schaltung und einem zweiten Transistor (8) in Emitterfolger- oder Sourcefolger-Schaltung. Mit Hilfe der Transistoren (8, 11) soll ein am Verbindungspunkt der Schaltstrecken liegender Ausgang wahlweise mit einem von zwei Speiseeingängen (2, 6) verbunden werden. Um zu verhindern, daß beide Transistoren (8, 11) gleichzeitig leitend werden, ist ein dritter Transistor (10) vorgesehen, der zusammen mit dem ersten Transistor (11) angesteuert wird und im durchgesteuerten Zustand den zweiten Transistor (8) mit Sperrpotential beaufschlagt. Die Schaltungsanordnung läßt sich besonders vorteilhaft zur Steuerung von Motoren verwenden.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine wie im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Schaltungsanordnung mit wenigstens einer Serienschaltung zweiter Transistoren.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist z. B. aus Elektronic Design, November 21, 1985, Seite 165 bekannt. Bei der bekannten Schaltungsanordnung handelt es sich um eine Dreiphasenbrücke, die mittels einer Steuerschaltung gesteuert wird und einen Dreiphasenmotor speist. Für jede der drei Phasen ist eine Serienschaltung der Source-Drain-Strecken zweier Feldeffekttransistoren vorgesehen. Der Verbindungspunkt der beiden Source-Drain- Strecken bildet einen Ausgang zum Anschluß des Dreiphasenmotors. Die Feldeffekttransistoren werden durch eine Steuerschaltung so gesteuert, daß jeweils einer der beiden Transistoren leitet während der andere sperrt. Die drei Serienschaltungen liegen an einer Gleichspannungsquelle. Die Transistoren werden durch die Steuerschaltung so gesteuert, daß der Dreiphasenmotor mit positiven und negativen Impulsen geeigneter Phasenlage versorgt wird.

Ferner ist aus EDN, May 29, 1986, Seite 230 eine Brückenschaltung zur Speisung eines Einphasenmotors bekannt, die aus zwei Halbbrücken besteht. Jede der beiden Halbbrücken enthält eine Serienschaltung aus einem bipolaren Transistor und einem Feldeffekttransistor. Der Verbindungspunkt zwischen dem Kollektor des bipolaren Transistors und der Drain-Elektrode des Feldeffekttransistors bildet jeweils einen Ausgang zum Anschluß des Einphasenmotors.

Aus Elektronik Industrie 11-1985, Seite 139 ist bereits ein Motortreiber mit Totzeit bekannt, bei dem eine interne Zeitverzögerung auch beim schnellen Schalten sicherstellen soll, daß niemals beide Transistoren in den Gegentakt-Ausgangsstufen gleichzeitig leitend sein können. Der Motortreiber hat einen speziellen Steuereingang, mit dem sämtliche Ausgangsstufen in den hochohmigen Zustand geschaltet werden können.

Schaltet man zwei Transistorserienschaltungen der genannten Art parallel, so erhält man eine Transistor-Brücke. Mit Hilfe einer derartigen Schaltungsanordnung kann man den Strom durch den Verbraucher nach Richtung und Stärke steuern.

Die für die getrennte Steuerung der Transistoren erforderlichen Steuersignale müssen zeitlich abgestimmt sein, da eine gleichzeitige Ansteuerung beider Transistoren ein und derselben Serienschaltung die Stromversorgung kurzschließen oder einen Transistor überlasten könnte. Bei ungenauer Synchronisation oder Störimpulsen kann es jedoch geschehen, daß beide Transistoren gleichzeitig leitend sind. Der dabei auftretende hohe Strom ist mit einem Kurzschluß der Spannungsquelle verbunden und verursacht Störungen, eventuell sogar Beschädigungen.

Schutzwiderstände können diesen nachteiligen Effekt verringern sind jedoch mit einem Leistungsverlust verbunden. Sicherungen setzen die Schaltungsanordnung im Ansprechfall außer Betrieb und/oder sind wie Synchronisationsschaltungen mit einem vergleichsweise großen Aufwand verbunden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß ein gleichzeitiges Leitendsteuern beider Transistoren ein und derselben Serienschaltung sicher vermieden ist. Insbesondere sollen darüber hinaus einfache und vielseitige Brückensteuerungen ermöglicht werden.

Gemäß der Erfindung wird die Schaltungsanordnung zur Lösung dieser Aufgabe in der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Weise ausgebildet. Die Transistoren können bipolare und/oder Feldeffekttransistoren sein. Unter Steuerstrecke ist in diesem Zusammenhang die Basis-Emitter-Strecke bzw. Gate- Source-Strecke und unter Schaltstrecke die Emitter-Kollektor- Strecke bzw. Source-Drain-Strecke zu verstehen. Die Steuerelektrode des ersten und dritten Transistors sind vorzugsweise unmittelbar miteinander verbunden. Der Unterschied der Schwellenspannungen wird vorzugsweise durch eine entsprechende Wahl der Transistortypen erzielt. Ggf. kann die Schwellenspannung der Steuerstrecke des ersten Transistors durch eine in der Basisgate-Zuführung angeordnete Diode oder dergl. erhöht werden. Der vom Ausgang der Steuerspannungsquelle wirksame Widerstand ist insbesondere der Innenwiderstand der Steuerspannungsquelle, der Wert eines zwischen dieser Steuerspannungsquelle und der Steuerelektrode des zweiten Transistors wirksamer Widerstand oder die Summe aus diesen beiden Widerständen.

Dabei wird die Einzelsteuerung der beiden Transistoren durch eine zwangsweise gemeinsame Steuerung ersetzt dergestalt, daß mittels eines Zusatztransistors, der gleichzeitig mit dem ersten Transistor aufgesteuert wird, der zweite Transistor sicher gesperrt ist, bevor der erste leitet.

Durch diese Maßnahmen ergibt sich der Vorteil, daß der gewünschte Schutz gegen ein gleichzeitiges Leiten der beiden Transistoren ein und derselben Serienschaltung mit besonders einfach realisierbaren Mitteln sicher gewährleistet ist.

Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 hat den Vorteil, daß für das Sperrpotential keine eigene Stromversorgung erforderlich ist.

Die Ausführungsform nach Anspruch 3 ist mit einer weiteren Erhöhung der Sicherheit gegen ein gleichzeitiges Leiten der beiden Transistoren verbunden. Die dabei vorgesehenen Maßnahmen werden dadurch erleichtert, daß der weitere Transistor für eine gegenüber den Transistoren der Serienschaltung kleinere Leistung ausgelegt werden.

Durch die Maßnahmen nach Anspruch 4 ergibt sich der Vorteil, daß je Halbbrücke nur eine einzige Steuersignalquelle erforderlich ist. Statt zweier gegenläufiger Steuersignale pro Transistor-Halbbrücke wird nur ein einziges benötigt, das zudem auf das gemeinsame Bezugspotential, insbesondere auf das Potential des gemeinsamen Null-Leiters bezogen ist.

Da der zweite Transistor - so lange der erste gesperrt ist - ohne Zeitbedingung voll steuerbar ist, kann eine komplexere Steuerung, zum Beispiel eine Regelung mit Pulsmodulation, vorgesehen werden. Von dieser Möglichkeit macht die weitere Ausgestaltung der Erfindung entsprechend Anspruch 5 Gebrauch. Dabei ergibt sich durch die getrennte Verarbeitung von Amplituden- und Richtungsinformation eine besondere Vereinfachung der Steuerschaltung. Der Steuerspannungsgeber für die Amplitude kann dabei eine Quelle für eine veränderbare Steuergleichspannung, ein Impulsdauermodulator, ein Impulsfrequenzmodulator oder dergl. sein.

Werden mit Hilfe der Schaltungsanordnung Verbraucher gespeist, die im Betrieb kinetische Energie speichern, insbesondere Motoren oder Schrittschaltwerke, so wird die Schaltungsanordnung zweckmäßigerweise entsprechend Anspruch 6 ausgebildet, so daß der Verbraucher beim Abschalten aktiv gebremst wird. Diese Ausführungsform macht sich die Tatsache zu Nutze, daß bei einer Voll- oder Drehstrombrücke alle ersten Transistoren gleichzeitig in Durchlaß geschaltet werden dürfen, so daß bei Motoren ohne Zusatzschaltung eine Bremsung vorgesehen werden kann, die Vorrang vor allen anderen Steuerbefehlen hat. Es ist sichergestellt, daß bei dieser Bremsung die Stromzufuhr abgestellt ist. Ein besonderer Zusatzaufwand, wie er an sich erforderlich wäre, wenn ein als Last in der Brücke befindlicher Motor durch Kuzrschluß der Wicklung gebremst werden soll, entfällt in vorteilhafter Weise. Hierbei kann die Eigenschaft von MOSFET genützt werden, im leitenden Zustand den Strom in beiden Richtungen durchzulassen.

Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 7 hat den Vorteil, daß eine Überlastung der Steuerelektrode des zweiten Transistors durch zu hohes Sperrpotential wirksam verhindert wird. Die zwischen den Speiseeingängen liegende Betriebsspannung kann daher verleichsweise große Werte annehmen.

Die Ausführungsform nach Anspruch 8 ermöglicht es, unabhängig vom Zustand der eigentlichen Steuerschaltung den Verbraucher zu bremsen. Die Maßnahmen nach Anspruch 9 gestatten es in vorteilhafter Weisung, die Bremsung des Verbrauchers regelbar vorzunehmen.

Die in der Schaltungsanordnung verwendeten Transistoren können bipolare und/oder Feldeffekttransistoren sein. Von besonderem Vorteil ist eine ausschließliche Verwendung von Feldeffekttransistoren, insbesondere als integrierte Schaltung nach Anspruch 10, in die auch die zum Schutz vorgesehenen Schaltmittel einbezogen sind.

Die Erfindung wird anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine Transistor-Halbbrücke mit einem weiteren Transistor

Fig. 2 eine Transistor-Halbbrücke mit einem einzigen Umschaltsignal-Steuereingang

Fig. 3 eine aus zwei Halbbrücken zusammengesetzte Transistor- Vollbrücke

Fig. 4 eine Transistor-Vollbrücke zur Steuerung und Bremsung eines Motors.

Die in Fig. 1 gezeigte Transistor-Halbbrücke wird durch die Steuerschaltung 20 gesteuert. Die Serienschaltung 1 enthält die Feldeffekttransistoren 8 und 11, die beide vom N-Kanal-Typ sind und deren Source Drain-Strecken gleichsinnig in Serie zueinander geschaltet sind, so daß der Drainanschluß des Feldeffekttransistors 11 mit dem Sourceanschluß des Feldeffekttransistors 8 verbunden ist. Der Verbindungspunkt der Source-Drain- Strecken ist an den Ausgang 5 zum Anschluß eines Verbrauchers geführt. Die Serienschaltung liegt zwischen dem Anschluß 2 für ein positves Potential und dem Anschluß 6 für ein negatives Potential bzw. Null- oder Bezugspotential.

Die erste Steuerspannungsquelle 21 der Steuerschaltung 20 ist an den Steuereingang 3 der Serienschaltung 1 geführt. Die zweite Steuerauspannungsquelle 22 der Steuerschaltung 20 ist mit dem Steuereingang 4 der Serienschaltung 1 verbunden. Zwischen dem Steuereingang 3 und dem Ausgang 5 liegt der aus den Widerständen 7 und 9 bestehende Spannungsteiler, dessen Abgriff mit der Steuerelektrode des Feldeffekttransistors 8 verbunden ist. Zwischen der Steuerelektrode des Feldeffekttransistors 8 und dem Speiseeingang 6 liegt die Drain-Source-Strecke des weiteren Feldeffekttransistors 10. Der weitere Feldeffekttransistor 10 ist vom gleichen Leitfähigkeitstyp wie die Feldeffekttransitoren 8 und 11. Die Steuerelektrode des Feldeffekttransistors 10 ist mit der Steuerlektrode des Feldeffekttransistors 11 unmittelbar verbunden. Der Sourceanschluß des Feldeffekttransistors 10 ist mit dem Sourceanschluß des Feldeffekttransistors 11 unmittelbar verbunden, so daß die Steuerstrecken der beiden Feldeffekttransistoren 10 und 11 gleichsinnig parallel zueinander angeordnet sind.

Die Feldeffekttransistoren 8 und 11 sind vorzugsweise Leistungs- MOSFET. Die Gate-Source-Strecke des Feldeffekttransistors 10 hat eine kleinere Schwellenspannung als die des Feldeffekttransistors 11. Der zwischen dem Steuereingang 3 und der Steuerelektrode des Feldeffekttransistors 8 liegende Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen 7 und 9 sorgt dafür, daß durch das Einschalten des Feldeffekttransistors 10 die Steuerspannungsquelle 21 nicht störend beeinflußt wird. An die Stelle dieses Spannungsteilers kann gegebenenfalls ein Vorwiderstand und/oder ein entsprechend bemessener Innenwiderstand der Steuerspannungsquelle 21 treten. Die Diode 18 verhindert, daß ein zu hohes Sperrpotential die Steuerelektrode von Transistor 8 beschädigt, wenn Transistor 10 schon leitet, aber Transistor 11 noch sperrt.

Steigt der Signalpegel am Steuereingang 4, so wird wegen der kleineren Schwellenspannung des Transistors 10 der Transistor 10 vor dem Transistor 11 leitend. Dies hat zur Folge, daß die Steuerspannung am Feldeffekttransistor 8 rechtzeitig kurzgeschlossen wird. Fällt der Signalpegel am Steuersignaleingang 4, so wird der Transistor 11 zuerst gesperrt, d. h. ehe der Steuersignalpegel am Transistor 8 wieder wirksam werden kann. Hierdurch ergibt sich ein wirksamer Schutz der Schaltungsanordnung gegen ein gleichzeitiges Leiten der Feldeffekttransistoren 8 und 11 auch für den Fall, daß die von den Signalspannungsquellen 21 und 22 abgegebenen Steuerimpulse nicht exakt gegenphasig sein sollten, wenn sie also überlappen.

Antiparallel zur Gate-Source-Strecke des Feldeffekttransistors 8 liegt die Diode 18. In der Source-Zuführung des Transistors 10 ist der Widerstand 29 angeordnet. Die Diode 18 verhindert, daß die an der Steuerstrecke des gesperrten Transistors 8 auftretende Steuerspannung schädliche Werte erreicht. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn eine zwischen den Speiseeingängen 2 und 6 vergleichsweise hohe Betriebsspannung anliegt. Der Widerstand 29 begrenzt dabei den im Transistor 10 fließenden Strom mittels Stromgegenkopplung.

Die in Fig. 2 gezeigte Schaltungsanordnung ergibt sich aus der nach Fig. 1 dadurch, daß der Steuereingang 3 der Serienschaltung 1 an eine feste Steuergleichspannung angeschlossen ist, die den Feldeffekttransistor 8 bei gesperrtem Feldeffekttransistor 10 in den leitenden Zustand überführt. Die Steuergleichspannung wird von der Gleichspannungsquelle 21b geliefert.

Die Transistor-Halbbrücke nach Fig. 2 hat den Vorteil, daß sie nur durch Signale am Steuersignaleingang 4 gesteuert wird, während der Steuersignaleingang 3 fest an dem Signalpegel "Ein" angeschlossen ist. Auf diese Weise ergibt sich eine besonders einfache und sichere Ansteuerung der Halbbrücke. Ergänzt man die in Fig. 2 gezeigte Halbbrücke zu einer Vollbrücke, so ergibt sich, daß nur die Steuereingänge 4 der beiden Serienschaltungen 1 durch Ein-Aus-Steuersignale gesteuert zu werden brauchen. Der Feldeffekttransistor 8 nimmt jeweils wegen des Feldeffekttransistors 10 immer den richtigen Zustand ein. Eine eigene, zeitlich kritische Ansteuerung für den Feldeffekttransistor 8 ist daher in vorteilhafter Weise überflüssig.

Die in Fig. 3 gezeigte Schaltungsanordnung ergibt sich dadurch, daß zwei jeweils eine Halbbrücke bildende Serienschaltungen 1a und 1b, die entsprechend Fig. 1 ausgebildet sind, zu einer Vollbrücke zusammengesetzt werden. Ein Paar einander entsprechende Steuersignaleingänge 4a und 4b ist an eine Steuerschaltung 24 angeschlossen, deren Ausgänge A und an die Steuersignaleingänge 4a und 4b einander gegenphasige Ein- Ausschaltsignale abgibt. Die einander entsprechenden Steuersignaleingänge 3a und 3b sind gemeinsam an den Ausgang des als Impulsdauermodulator ausgebildeten Steuersignalgebers 23 angeschlossen. Zwischen den Ausgängen 5a und 5b liegt der Verbraucher 19.

Durch die vom Steuersignalgeber 23 an die Steuersignaleingänge 3a und 3b abgegebene digitale bzw. pulsmodulierte Steuerspannung ergibt sich eine Amplitudenregelung des mittleren Stromes im Verbraucher 19. Anstelle der veränderlichen digitalen Steuerspannung kann gegebenenfalls eine veränderliche analoge Steuerspannung Verwendung finden.

Da die in Fig. 1 gezeigte Schaltungsanordnung die Eigenschaft hat, daß nur am richtigen Transistor 8 bzw. 11 die gewünschte Steuerspannung anliegt, kann die Amplitudensteuerung unabhängig und asynchron zur Steuerung der Richtung des Verbraucherstromes sein. Nur derjenige der Transistoren, der leitet nimmt den Amplitudenbefehl an. Die getrennte Verarbeitung von Amplituden- und Richtungsinformation vereinfacht die Steuerschaltung wesentlich.

Leiten die Transistoren 8a und 11b, so fließt der Strom in der einen Richtung. Sind die Transistoren 8b und 11a leitend, so ist die Stromrichtung entgegengesetzt.

Die in Fig. 4 gezeigte Schaltungsanordnung enthält ebenfalls zwei Serienschaltungen 1a und 1b, die jeweils so wie die Serienschaltungen 1a und 1b nach Fig. 3 ausgebildet sind. Zwischen den Ausgängen 5a und 5b der Serienschaltungen 1a und 1b liegt der Verbraucher 19. Ausgehend von Fig. 1 sind die Bezugszeichen jeweils für die Serienschaltung 1a mit einem "a" und für die Serienschaltung 1b mit einem "b" ergänzt.

Parallel zu den Source-Drain-Strecken der Transistoren 8a, 11a, 8b und 11b liegt jeweils eine Diode 12a, 13a, 12b bzw. 13b, die als Freilaufdiode gepolt ist.

Zwischen dem Steuereingang 4a und dem Speiseeingang 6a für die negative Speisespannung liegt der Widerstand 17a. Dem Steuereingang 4a ist eine aus zwei Entkopplungsdioden 14a, 15a bestehende Entkopplungsschaltung vorgeschaltet. Dabei liegt die eine Diode 14a zwischen einem Steueranschluß 40a und dem Steuereingang 4a. Die andere Diode 15a ist zwischen dem Steuereingang 4a und einem Anschluß des Arbeitskontaktes 16 angeordnet.

Zwischen dem Steuereingang 4b und dem Speiseeingang 6b für die negative Speisespannung liegt der Widerstand 17b. Dem Steuereingang 4b ist eine aus zwei Entkopplungsdioden 14e, 15bbestehende Entkopplungsschaltung vorgeschaltet. Dabei liegt die eine Diode 14b zwischen einem Steueranschluß 40e und 4e. Die andere Diode 15b ist jeweils zwischen dem Steueranschluß 4b und dem einen Anschluß des Notbremsschalters 28 angeordnet, der zu einer festen Gleichspannung führt. Somit wird an beiden Steuer- Eingängen 4a und 4b die Spannung wirksam, die den Transistor 10a bzw. 10b nach Fig. 3 stärker leitend macht. Die Transistoren 11a und 11b nach Fig. 3 werden leitend. Die Transistoren 8a und 8b nach Fig. 3 werden gesperrt und somit die Betriebsspannung abgeschaltet. Das Schließen des Schalters 28 bewirkt eine Bremsung mit Vorrang vor allen anderen Steuersignalen. Das ist besonders vorteilhaft für eine Notbremsschaltung.

Andererseits ist die Bremsleitung über den Schalter 16 an einen Abgriff des aus den Widerständen 25, 26 und 27 bestehenden Spannungsteilers geführt. Der aus den Widerständen 25 und 26 bestehende Spannungsteiler liegt auf der einen Seite an den miteinander verbundenen Speiseeingängen 2a und 2b, auf der anderen Seite an der Verbindung der Speiseeingänge 6a und 6b.

Der mit den Speiseeingängen 6a und 6b verbundene Widerstand 27 verhindert, daß der Abgriff des Spannungsteilers auf 0 V gestellt wird. Der Spannungsabfall am Widerstand 27 ist etwa so groß wie die Summe aus der Schwellenspannung des Transistors 10 und dem Spannungsabfall an der Diode 15.

Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 4 ist der Verbraucher 19 vorzugsweise ein solcher, der im Betrieb kinetische Energie speichert, insbesondere ein Motor. In diesem Fall erfolgt das Abschalten des Verbrauchers zweckmäßigerweise durch Einschalten der Transistoren 11a und 11b nach Fig. 3 in beiden Brückenhälften, bzw. Serienschaltungen 1a und 1b. Dabei werden die Transistoren 8a und 8b der Serienschaltungen 1a und 1b beide gesperrt, so daß die Stromzufuhr aus der Stromversorgung abgeschaltet wird. Die beiden leitenden Transistoren 11 bilden einen niederohmigen Nebenschluß zum Motor, der dadurch aktiv gebremst wird.

Den Steuereingängen 4a und 4b wird über die Dioden 14a und 14b rückwirkungsfrei eine veränderliche Steuergleichspannung parallel zu den normalen Steuerbefehlen zugeführt, die beide Transistoren 11a und 11b mehr oder weniger leitend macht, was - bei abgeschalteten Transistoren 8a und 8b - einen mehr oder weniger großen Parallel-Widerstand zum Verbraucher 19 und somit eine Widerstandsbremsung ergibt. Hierdurch ergibt sich, daß jederzeit, unabhängig vom Zustand der eigentlichen Steuerschaltung, der Verbraucher 19 regelbar gebremst werden kann.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigten Schaltungsanordnungen lassen sich vielseitig verwenden, insbesondere auch für Logik- und/ Rechnerschaltungen, Bustreiber oder dergl. Die Schaltungsanordnung nach Fig. 3 ist besonders für eine Temperaturstabilisierung oder -steuerung, Wechselrichter und nichtmechanischen Nachlaufsteuerungen geeignet. Trennt man bei einer Schaltungsanordnung ähnlich Fig. 4 den Verbraucher durch Einschalten der Transistoren 11 von der Stromversorgung, so ergibt sich eine aktive Bremsung, für mechanische Nachlaufsteuerungen und Schrittmotoren. Vorteilhaft ist die Möglichkeit der Schnell- oder Notbremsung unabhängig vom anliegenden Steuerbefehl. Die vollständige Schaltungsanordnung nach Fig. 4 ist wegen der Regelbarkeit der Bremse besonders für Antennensteuerungen, Roboter und größere Motoren geeignet. Auch hier läßt sich einfach eine vorrangige Notbremsung durchführen.

Die in den Figuren gezeigten Schaltungsanordnungen verwenden als elektronischen Schalter N-Kanal-MOSFET.

In entsprechender Weise können P-Kanal-MOSFET oder bipolare Transistoren Verwendung finden.

Auch in gemischter Verwendung von Feldeffekttransistoren und bipolaren Transistoren ist möglich.

In Mehrphasen-Systemen können drei oder mehr Serienschaltungen nach Fig. 1 oder Fig. 2 als Transistor-Brücke parallel geschaltet werden. Dabei ist die Möglichkeit, den durch den Verbraucher 19 fließenden Strom nach Richtung und Größe zu steuern, von besonderem Vorteil.


Anspruch[de]
  1. 1. Schaltungsanordnung mit wenigstens einer zwischen zwei Speiseeingängen (2, 6) liegenden Serienschaltung der Schaltstrecken zweier, jeweils einen elektronischen Schalter bildenden Transistoren (8, 11) des gleichen Leitfähigkeitstyps, von denen ein erster (11) einer Emitterschaltung der Source-Schaltung und ein zweiter (8) einer Emitterfolger-Schaltung der Sourcefolger- Schaltung angehört, wobei der Verbindungspunkt der Schaltstrecken einen Ausgang (5) bildet und die Transistoren (8, 11) mittels zweier Steuerspannungsquellen (21, 22) einer Steuerschaltung (20) derart steuerbar sind, daß der Ausgang (5) mit Hilfe der Transistoren (8, 11) wahlweise mit einem der beiden Speiseeingänge (2, 6) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Steuerelektrode des zweiten Transistors (8) der Serienschaltung und einem Anschluß, der ein den zweiten Transistor (8) sperrendes Sperrpotential (Speiseanschluß 6) führt, die Schaltstrecke eines ebenfalls einen elektronischen Schalter bildenden dritten Transistors (10) des gleichen Leitfähigkeitstyps angeordnet ist und daß der Steueranschluß des dritten Transistors (10) mit dem Steueranschluß des ersten Transistors (11) der Serienschaltung verbunden ist und daß die Steuerstrecke des dritten Transistors (10) eine kleinere Schwellenspannung hat als die Steuerstrecke des ersten Transistors (11) und daß die den zweiten Transistor (8) steuernde Steuerspannungsquelle (21) an ihrem Ausgang einen gegenüber dem Bahnwiderstand des leitenden weiteren Transistors (10) größeren Widerstand (7) aufweist.
  2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der das Sperrpotential führende Anschluß durch den Speiseeingang (6) gebildet ist, der mit dem ersten Transistor (11) verbunden ist.
  3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren (8, 11) der Serienschaltung vom gleichen Transistortyp sind, und daß der dritte Transistor (10) eine gegenüber den Transistoren (8, 11) der Serienschaltung größere Schaltgeschwindigkeit aufweist.
  4. 4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannungsquelle (21b), an die die Steuerelektrode des zweiten Transistors (8) angeschlossen ist, eine Gleichspannungsquelle für ein den zweiten Transistor (8) leitend steuerndes Einschaltpotential ist so, daß nur die Steuerspannungsquelle (22), an die der Steueranschluß des dritten Transistors (10) und der damit verbundene Steueranschluß des ersten Transistors (11) der Serienschaltung angeschlossen sind, eine Impulsspannungsquelle für Ein-Aus Steuersignale ist.
  5. 5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

    daß die Schaltungsanordnung wenigstens zwei Serienschaltungen (1c, 1d) mit je zwei Transistoren enthält und

    daß die Steuereingänge (3c, 3d) für die Steuerelektroden jeweils des zweiten Transistors der Serienschaltungen an einen Steuerspannungsgeber (23) angeschlossen sind, der eine in der Amplitude und/oder Tastverhältnis veränderbare Spannung abgibt und

    daß die Steuereingänge (4c, 4d) für den Steueranschluß des dritten Transistors (10) und den damit verbundenen Steueranschluß des ersten Transistors der Serienschaltung jeweils an einen weiteren Steuersignalgeber (25) zur Erzeugung von Ein-Aus-Steuersignalen angeschlossen sind, der die Stromrichtung im Verbraucher bestimmt.
  6. 6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung wenigstens zwei Serienschaltungen (1, 1e) mit je zwei Transistoren enthält und daß der Steueranschluß des dritten Transistors (10) und der damit verbundene Steueranschluß des ersten Transistors (11) der Serienschaltung jeweils durch Ein-Aus-Steuersignale gemeinsam steuerbar sind, derart daß die beiden Serienschaltungen ein Schaltzustand einnehmen, bei dem jeweils der erste Transistor (11) leitend ist.
  7. 7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Steuerlektrode und dem Emitter bzw. der Source Elektrode des zweiten Transistors (8) eine für den ersten Transistor (8) sperrende Steuerspannungen in Durchlaßrichtung gepolte Diode (18) angeordnet ist und daß in der Emitter- bzw. Sourcezuführung des dritten Transistors (10) ein Strombegrenzungswiderstand (29) angeordnet ist.
  8. 8. Schaltunganordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,

    daß die Schaltungsanordnung zwei Serienschaltungen (1, 1e) mit je zwei Transistoren enthält und

    daß der Verbindung der Steueranschlüsse des dritten Transistors (10) und des ersten Transistors (11) jeweils wenigstens zwei Entkopplungsdioden (14, 15; 14e, 15e) vorgeschaltet sind und

    daß ein Paar von einander entsprechenden Entkopplungsdioden (15, 15a) der beiden Serienschaltungen über einen gemeinsamen Schalter (28) an eine Gleichspannungsquelle 12, 13) angeschlossen ist. Dadurch werden alle Transistoren (11) vorrangig leitend geschaltet und die Betriebsspannung abgeschaltet.
  9. 9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichspannungsquelle eine Vorrichtung zum Verändern der Spannung enthält.
  10. 10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren (8, 10, 11) zusammen mit anderen Steuerelementen auf einem Chip integriert sind.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com