DE3519414C2 - Transistorwechselrichterschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Transistorwechselrichter­ schaltung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Aus der US-PS 3,818,312 ist eine Transistorwechselrichter­ schaltung bekannt, bei der eine erste Gleichstromeingangslei­ tung an den Mittelabgriff einer Primärwicklung eines Trans­ formators und eine zweite Gleichstromeingangsleitung an die zusammengeschalteten Emitter von zwei Transistoren ange­ schlossen ist. Der Kollektor des einen Transistors ist mit dem einen Ende, der Kollektor des anderen Transistors mit dem anderen Ende der Primärwicklung verbunden. In eine der Gleichstromeingangsleitung ist eine Drossel geschaltet, und parallel zur Primärwicklung liegt ein Kondensator. Eine Sekundärwicklung des Transformators ist an zwei Ausgangslei­ tungen geschlossen. Der Transformator weist ferner eine Steuerwicklung auf, deren eines Ende über einen Kondensator mit der Basis des einen Transistors und deren anderes Ende über einen Kondensator mit der Basis des anderen Transistors verbunden ist. Parallel zu diesen beiden Kondensatoren liegt jeweils die Reihenschaltung aus einem weiteren Kondensator und einem Widerstand. Die miteinander verbundenen Emitter der beiden Transistoren sind jeweils über einen Kondensator mit der Basis der Transistoren verbunden. Außerdem liegt zwischen den Emittern der Transistoren und dem Verbindungspunkt zwi­ schen Widerstand und Kondensator im jeweiligen Basiskreis der Transistoren jeweils eine Z-Diode. Die beiden Kondensatoren zwischen den zusammengeschalteten Emittern der beiden Transi­ storen und ihrer jeweiligen Basis werden mittels der zugehö­ rigen Z-Diode auf eine Gleichspannung zur Vorspannung der Transistoren aufgeladen, wodurch eine größere Unabhängigkeit der Wechselrichterschaltung von Schwankungen der Betriebs­ gleichspannung erzielt werden soll.

Aus der US-PS 3,808,513 ist eine Transistorwechselrichter­ schaltung insbesondere zum Einsatz in Zündanlagen für Ver­ brennungsmotoren bekannt. Bei dieser bekannten Schaltung ist eine erste Gleichstromeingangsleitung an den Mittelabgriff einer Primärwicklung eines Transformators und eine zweite Gleichstromeingangsleitung an die zusammengeschalteten Emit­ ter von zwei Transistoren angeschlossen. Der Kollektor des einen Transistors ist mit dem einen Ende, der des anderen Transistors mit dem anderen Ende der Primärwicklung verbun­ den. Eine Sekundärwicklung des Transformators ist an zwei Wechselstromausgangsleitungen angeschlossen. Der Transforma­ tor weist ferner eine Steuerwicklung auf, deren eines Ende über einen Widerstand mit der Basis des einen Transistors und deren anderes Ende mit der Basis des anderen Transistors ver­ bunden ist. Zwischen den Emitter und die Basis jedes der Transistoren ist eine jeweilige Diode in Sperrichtung ge­ schaltet. Die bekannte Wechselrichterschaltung ist fremdge­ steuert, wozu der Transformator eine weitere Steuerwicklung aufweist, an die Triggerimpulse angelegt werden.

Transistorwechselrichter verwenden in der Regel einen Ausgangstransformator, der eine zusätzliche Steuerwick­ lung für die Aussteuerung der Transistoren besitzt. Dabei ergaben sich früher Schwierigkeiten, wenn einerseits eine möglichst sinusförmige Ausgangsspannung erzielt werden sollte, andererseits aber zur weitgehenden Reduzierung der Verluste mit einer möglichst rechteckförmigen Steuer­ spannung ausgesteuert werden sollte.

Aus der DE-PS 29 27 837 ist eine Transistorwechselrich­ terschaltung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs be­ kannt, bei der dieses Problem dadurch gelöst wird, daß in Reihe mit einem den Transistoren jeweils zugeordneten Teil der Steuerwicklung ein Kondensator geschaltet ist, der mit Hilfe eines Aufladekreises auf eine Steuer­ gleichspannung aufgeladen wird. Die Steuerwechselspan­ nung der Steuerwicklung dient hierbei im wesentlichen nur noch zur abwechselnden Umschaltung der Steuergleich­ spannung auf die beiden im Gegentaktbetrieb arbeitenden Transistoren. Diese bekannte Schaltung hat sich außeror­ dentlich bewährt, da sie zuverlässig arbeitet und unter anderem infolge der minimalen Verlustleistung klein auf­ gebaut werden kann. Ein bevorzugter Anwendungsfall der bekannten Schaltung ist die Speisung von Leuchtstoff­ lampen aus einem Gleichstromnetz oder einer Batterie, wo die erwähnten Vorteile besonders zum Tragen kommen.

Nachteilig an der letztgenannten bekannten Schaltung ist die Notwendig­ keit einer Steuerwicklung, die wenigstens eine Mittel­ anzapfung, vorzugsweise zwei weitere Anzapfungen, besitzt und damit die Kosten des Transformators erhöht. Diese An­ zapfungen der Steuerwicklung erhöhen naturgemäß auch den Schaltungsaufwand.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Transi­ storwechselrichterschaltung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, die ohne Preisgabe der Vorteile der be­ kannten Schaltung, insbesondere der geringen Verlust­ leistung, mit einem einfacheren Transformator und einem geringeren Schaltungsaufwand auskommt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich­ nenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst.

Die beanspruchte Lösung kommt mit einer einfachen Steuer­ wicklung aus, die keine Anzapfungen zu besitzen braucht. Darüber hinaus kann im Vergleich zur bekannten Schaltung auch noch eine Diode eingespart werden.

Aufgrund dieser einfachen Steuerwicklung können die Kosten des Transformators reduziert werden. Die in der Regel in gedruckter Form ausgeführte Schaltung kommt mit weniger Leitungen aus, so daß die die gedruckte Schaltung tragen­ de Leiterplatte noch kleiner als im Fall der bekannten Schaltung ausgebildet werden kann und gleichwohl durch einen größeren Abstand zwischen den Leiterbahnen und den Bauteilen eine höhere Spannungsfestigkeit erreicht wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll unter Bezug auf die Zeichnung erläutert werden.

Eine Gleichstromeingangsleitung 1a ist über eine Drossel 2 mit einer Mittelanzapfung der Primärwicklung 11a eines Transformators 11 verbunden. Wenn der Wechselrichter schwingt, werden die beiden Enden der Primärwicklung 11a abwechselnd über die Transistoren 4 und 5 mit der Gleich­ stromeingangsleitung 1b verbunden. Parallel an die Primär­ wicklung 11a angeschlossen ist ein Stromwendekondensator 12, der zusammen mit der Drossel 2 einen Schwingkreis bildet. Ein Kondensator 13, der parallel zu der an die Gleichstromeingangsleitungen 1a und 1b anzu­ schaltenden Gleichstromquelle 1 geschaltet ist, dient als Glättungskondensator zur Glättung des Gleichstroms im Gleichstromkreis des Wechselrichters. An eine Sekundär­ wicklung des Transformators 11 ist über Wechselstromaus­ gangsleitungen 15a und 15b eine Wechselstromlast 15 ange­ schaltet, bei der es sich bei einem bevorzugten Anwendungs­ fall der erfindungsgemäßen Schaltung um eine Leuchtstoff­ lampe handelt. Die Steuerwicklung 6 des Transformators ist ohne Anzapfungen ausgebildet, und mit einem Ende an die Basis des Transistors 4 und mit dem anderen Ende an die Basis des Transistors 5 angeschlossen. Der eine Be­ lag eines Kondensators 9 ist direkt mit dem Ende der Steuerwicklung 6 verbunden, die an die Basis des Transi­ stors 4 angeschaltet ist. Der andere Belag des Kondensa­ tors 9 ist mit der Anode einer Diode 8 verbunden, deren Kathode an das andere Ende der Steuerwicklung 6 direkt angeschaltet ist. Der Verbindungspunkt zwischen dem Kon­ densator 9 und der Diode 8 liegt über einen Widerstand 10 an den zusammengeschalteten Emittern der Transistoren 4 und 5. Mit Hilfe des Widerstands 10 wird die Größe des Basisstroms eingestellt. Der Anschwingwiderstand 3 dient in bekannter Weise als Anschwinghilfe.

Der Kondensator 9 wird im Betrieb der dargestellten Schal­ tung mit Hilfe der in der Steuerwicklung 6 induzierten Wechselspannung und der als Gleichrichter wirkenden Diode 8 auf eine Steuergleichspannung aufgeladen, die für die Transistoren 4, 5 in Durchlaßrichtung gepolt ist.

Während des Nulldurchgangs der am Transformator 11 ent­ stehenden sinusförmigen Wechselspannung ist auch die Spannung an der Steuerwicklung 6 null, so daß beide Tran­ sistoren 4 und 5 durch die Klemmenspannung am Kondensator 9 aufgesteuert werden. Die Drossel 2 stellt sicher, daß dieser Kurzschluß nicht zu einem plötzlichen Stromanstieg von der Batterie her führt. Deshalb ist die Überlappung der Zeiten, in denen die jeweiligen Transistoren durchge­ steuert sind, unkritisch. Die Kommutierung von einem Tran­ sistor auf den anderen erfolgt in einem nahezu spannungs­ freien Zustand. Wenn die Transformatorspannung nach dem Nulldurchgang wieder ansteigt, dann ergeben sich bei der erfindungsgemäßen Schaltung im Vergleich zu der eingangs beschriebenen bekannten Schaltung unsymmetrische Verhält­ nisse in Abhängigkeit von der Polarität der folgenden Spannungshalbwelle. Dies beruht darauf, daß für den Tran­ sistor 5 die Steuerwicklung 6 und der Kondensator 9 eine Reihenschaltung, für den Transistor 4 dagegen eine Parallel­ schaltung bilden. Die Praxis hat erwiesen, daß diese Un­ symmetrie keine erkennbare Auswirkung auf die Schaltungs­ funktion hat, so daß mit der erfindungsgemäßen Schaltung praktisch dieselben Vorteile wie mit der bekannten Schal­ tung erzielt werden können, darüber hinaus jedoch eine deutliche Schaltungsvereinfachung vorliegt.

Die Frequenz des Wechselrichters hängt von den Primärdaten des Transformators ab, während die Kurvenform des Stroms in erster Linie durch den Stromwendekondensator 12 und die Drossel 2 bestimmt wird.

Claims (1)

1. Transistorwechselrichterschaltung, bei der eine erste Gleichstromeingangsleitung (1a) an den Mittelabgriff einer Primärwicklung (11a) eines Transfor­ mators (11) und eine zweite Gleichstromeingangsleitung (1b) an die zusammengeschalteten Emitter von zwei Transi­ storen (4, 5) angeschlossen ist,
   der Kollektor des einen Transistors (4) mit dem einen Ende der Primärwicklung (11a) und der Kollektor des ande­ ren Transistors (5) mit dem anderen Ende der Primärwicklung (11a) verbunden ist,
   in eine (1a) der Gleichstromeingangsleitungen eine Drossel (2) geschaltet ist, die zusammen mit einem an die Enden der Primärwicklung (11a) angeschlossenen Stromwende­ kondensator (12) einen Schwingkreis bildet,
   eine Sekundärwicklung des Transformators an zwei Wechsel­ stromausgangsleitungen (15a, 15b) angeschlossen ist,
   der Transformator ferner eine Steuerwicklung (6) auf­ weist, die einen ersten mit der Basis des einen Transistors (4) verbundenen Anschluß sowie einen zweiten mit der Basis des anderen Transistors (5) verbundenen Anschluß besitzt, eine Reihenschaltung aus einem Kondensator (9) und einem Widerstand (10) zwischen die Emitter der Transistoren (4, 5) und einen Anschluß der Steuerwicklung (6) geschaltet ist, und
   eine Diode (8) zur Bildung eines den Kondensator (9) auf eine für die Transistoren (4, 5) in Durchlaßrichtung gepolte Steuergleichspannung aufladenden Aufladekreises einerseits mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Kondensa­ tor (9) und dem Widerstand (10) und andererseits mit einem Anschluß der Steuerwicklung (6) verbunden ist,
   dadurch gekennzeichnet,
   daß der Kondensator (9) an den ersten Anschluß und die Diode (8) an den zweiten Anschluß der Steuerwicklung (6) angeschlossen ist.