He, mal wieder so eine Überlegung: Wie bringe ich einen großen Bipolartransistor im Schaltbetrieb auf Zack? Hintergrund ist: Beim Ein- und Ausschalten durchläuft die Trajektorie einen den ungünstigen linearen Bereich und der Transistor produziert fleißig Verlustleistung. Das betrifft Anstiegs- und Fallzeit. Beim Ausschalten bleibt die Speicherzeit zurück und verhindert allzugroße Schaltfrequenzen. Der Kompromiss: Übersteuern. Mehr Übersteuerung drückt die Anstiegszeit, dafür kommt Speicherzeit dazu. Negative Vorspannung drückt Speicher- und Abfallzeit. Was macht man also praktisch? Hab da wieder ein paar Überlegungen angestellt: (1) Die Basis Negativ vorspannen. Das gibt im Betrieb einen Basisspannungsteiler und der Treiber wird stärker belastet. Benötigt aber 'wörtlich' eben eine weitere Hilfsspannung. (2) Ausräumwiderstand, parallel zur B-E-Strecke. Nicht ganz so gut wie wie Vorspannung, aber besser als garnichts. (3) Kondensator parallel zum Basisvorwiderstand. Quasi der Kompromiss: Dimensioniert man den z.B. in der Größenordnung der erwarteten Speicherladung, kann er ebendiese aus dem Transistor aufnehmen. Anders formuliert, im Umschaltmoment erzeugt der Kondensator kurz eine negative Basisspannung. Begrenzt (irgendwann theoretisch) auch die maximale Schaltfrequenz, denn der Kondensator will selbst ja auch umgeladen werden, damit er beim nächsten Umschalten wieder mithelfen kann. Aber der ist vergleichsweise winzig. (4) Sättigung vermeiden durch schnelle Diode parallel zur B-C-Strecke. Damit kommt der Transistor garnicht in die Sättigung. Das tut der Anstiegszeit aber hier keinen Abbruch: Das Kollektorpotential ist zunächst hoch, die Diode sperrt. Beim Einschalten kriegt der Transistor seine Übersteuerung und das Kollektorpotential sinkt, als der Transistor durchsteuert. Dann stellt sich ein Zustand (je nach Diode) knapp an der Übersteuerungsgrenze ein. Was davon ist denn praxistauglich für einen einzelnen Transistor? Und was wäre z.B. für eine Vollbrücke (d.h., mehrere Transistoren) tauglich? Vielleicht hat ja jemand einen Beitrag aus der Berufspraxis von früher(tm) dazu -- heute ist ja doch alles FET ;-) Vielen Dank und Grüße, Kama
Neumod'scher Krams schrieb: > Sven P. schrieb: >> ... -- heute ist ja doch alles FET ;-) > > Warum wohl? Und wäre das für dich ein Grund, sich nicht mal Gedanken darüber zu machen, wie und warum man vor FET gelöst hat? Mich interessiert halt auch der Weg hin zur Moderne. Sowohl theoretisch als auch im praktischen Entwurf auf dem Steckbrett.
Sven P. schrieb: > Und wäre das für dich ein Grund, sich nicht mal Gedanken darüber zu > machen, wie und warum man vor FET gelöst hat? Vielleicht mit Röhren? Man hat früher einfach nicht so hohe Schaltfrequenzen genommen, wie sie heute mit FETs möglich sind. Schaltnetzteile waren auch deutlich fehleranfälliger. Es gehörte dahinter eine Schmelzsicherung und ein dicker Thyristor, der im Fehlerfall die VCC kurzgeschlossen hat, bis die Sicherung schmolz. Und in den ersten Transistorfernsehern sind die Horizontalablenkstufen gestorben, wie die Fliegen. Peter
Peter Dannegger schrieb: > Sven P. schrieb: >> Und wäre das für dich ein Grund, sich nicht mal Gedanken darüber zu >> machen, wie und warum man vor FET gelöst hat? > > Vielleicht mit Röhren? > > Man hat früher einfach nicht so hohe Schaltfrequenzen genommen, wie sie > heute mit FETs möglich sind. Und das liegt daran, dass sich das Gate eines FET deutlich einfacher entladen lässt? Zum beispiel, weil man zum Sperren nicht unter die untere Betriebsspannung hinaus muss? Mir ist das, wie ich ja schrieb, nicht bekannt, was früher damit los war. Darum interessiert es mich ja. Also gut zu erfahren, dass dieses wohl ein größeres Problem war. Um mal eine Größenordnung zu bekommen: Ist denn 100kHz bei meinethalben 5A schon 'viel' für so einen bipolaren Aufbau im Schaltbetrieb? Kaskode ist natürlich äußerst elegant, braucht aber einen zweiten Leistungstransistor :-}
Sven P. schrieb: > Um mal eine Größenordnung zu bekommen: Ist denn 100kHz bei meinethalben > 5A schon 'viel' für so einen bipolaren Aufbau im Schaltbetrieb? Ein paar Tricks sind da schon nötig. Es könnte auch schon fast zuviel sein. Schau Dir am besten Schaltpläne von Röhrenmonitoren an (besonders die damals hochwertigen, Yakumo gehört also nicht dazu). Du wirst Treiberschaltungen, wie sie jetzt für Mosfets verwendet werden (diskrete Ausführung), negative Hilfsspannungen und auch mit Kondensatoren überbrückte Basisvorwiderstände entdecken.
Dann lag ich mit meinen Überlegungen ja garnicht so weit daneben. Ich such mir mal was zusammen, der Tipp mit den Ablenkstufen war gut, da hab ich jetzt einiges Interessantes gefunden: In einigen Geräten war grad dort eben noch eine Röhre verbaut, obwohl der Rest größtenteils mit Halbleitern konstruiert war. In einer Schaltung habe ich vor dem Transistor schlicht einen kleinen Übertrager gefunden...
>(4) Sättigung vermeiden durch schnelle Diode parallel zur B-C-Strecke.
Dieser Punkt ist auch ganz praktikabel, allerdings nimmt man dafür eine
schnelle Schottky-Diode!
Peter schrieb: >>(4) Sättigung vermeiden durch schnelle Diode parallel zur B-C-Strecke. > > Dieser Punkt ist auch ganz praktikabel, allerdings nimmt man dafür eine > schnelle Schottky-Diode! Er funktioniert sogar, wie ich gemessen habe :-) Diode und die Sache mit dem Kondensator über dem Basiswiderstand ergänzen sich allerdings/sogar; wobei die Wirkung der Diode an einem Brocken wie dem BD243 deutlich stärker ist.
Auch FETs haben das Problem mit dem linearen Bereich durchaus. Bei PWM-Takten von 100kHz muss man schon etwas Gehirnschmalz dazu verwenden. Hierzu haben sich Ingenieure das Prinzip der weich schaltenden Wechselrichtern überlegt. Zu diesem Stichwort findest du paar Literaturhinweise im Internet, aber quasi nur auf englisch.
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