(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動電圧（Ｕ１）に接続されているトランス（Ｔｒ）の１次巻線に直列に接続されている周期的に操作されるスイッチングトランジスタ（Ｔ）用制御回路であって、
該制御回路は、ＤＣ電圧源（Ｅ）と、周期的に操作されるスイッチングエレメント（Ｓ）と、コア（Ｋ）およびタップ（２）を有しているコイル（Ｌ）とから成っており、
前記ＤＣ電圧源（Ｅ）は、前記スイッチングトランジスタ（Ｔ）のベースに前記周期的に操作されるスイッチングエレメント（Ｓ）および前記コイル（Ｌ）を介して接続されており、かつ
２つのコイル部分（Ｌ１，Ｌ２）の間の前記タップ（２）は第１のダイオード（Ｄ２）を介してアースされているかまたは前記スイッチングトランジスタ（Ｔ）のエミッタに接続されている
形式のものにおいて、
前記タップ（２）は前記コイルを、反対方向に卷回されている２つのコイル部分（Ｌ１，Ｌ２）に分割しており、
前記制御回路には更に、極性反転充電路が設けられており、該極性反転充電路を介して前記コイル（Ｌ）の消磁フェーズの期間に、該コイル（Ｌ）に電流の形で蓄積されていたエネルギーが負の電圧の形においてコンデンサ（Ｃ）に転送され、該コンデンサは第２のダイオード（Ｄ１）を介して前記第１のコイル部分（Ｌ１）に接続されており、該負の電圧は、作動期間の後続の残りの時間の期間に逆バイアス電圧として前記スイッチングトランジスタ（Ｔ）のベースに供給される
ことを特徴とする回路。
【請求項２】
前記コンデンサ（Ｃ）は、第１の抵抗（Ｒ２）を介して前記スイッチングトランジスタ（Ｔ）のベースに接続されている
請求項１記載の回路。
【請求項３】
前記スイッチングエレメント（Ｓ）に接続されている第１のコイル部分（Ｌ１）の端部は、前記第２のダイオード（Ｄ１）、前記コンデンサ（Ｃ）および第２の抵抗（Ｒ１）によって形成される直列回路を介してアースに接続されている
請求項１または２記載の回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の周期的に操作されるスイッチングトランジスタ用制御回路に関する。この種のスイッチングトランジスタは例えば、テレビジョン受信機に対する走査線出力側段またはスイッチイング電源回路装置において必要とされる。
【０００２】
【従来の技術】
走査線偏向回路およびスイッチイング電源回路装置では両方とも、３２ｋＨｚの走査線周波数における高詳細システムに対する走査線偏向に対しておよび更に絶縁分離形トランスの寸法を低減するためにスイッチイング電源回路装置に対して、一層高い動作周波数が使用されるようになっている。スイッチングトランジスタにおけるスイッチオンオフ損は、動作周波数の上昇に従って比例的に増大する。それ故に、回路の全体の効率を改善するために、スイッチングトランジスタにおけるこのようなスイッチオンオフ損を低減することに努力が払われている。
【０００３】
【発明が解決すべき課題】
本発明の課題は、スイッチングトランジスタにおけるスイッチオンオフ損を低減することを可能にする、冒頭に述べた形式のスイッチングトランジスタ用制御回路を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この課題は本発明によれば請求項１の特徴部分に記載の構成によって解決される。本発明の有利な実施例はその他の請求項に記載されている。
【０００５】
【発明の実施の形態】
要するに本発明は、直流電圧源が周期的に操作されるスイッチエレメントとコアおよびタップを有するコイルとを介してスイッチングトランジスタのベースに接続され、かつ２つのコイル部分が反対の方向に巻回されており、かつ前記タップは、ダイオードを介してアースかまたはスイッチングトランジスタのエミッタに接続されるという事実から成っている。
【０００６】
スイッチングトランジスタに対する本発明の制御回路は、公知の回路より多数の利点を有している。この回路は特に単純である。その理由は、この回路が高価受動素子を僅かしか必要としないからである。特に、スイッチングトランジスタの非常に迅速でかつ損失のないスイッチオフが実現される。回路はこの場合、まさに１つのインダクタンスしか有していない電流変換器として作用し、一方において１次巻線および２次巻線を有している本来の電流変換器は必要でない。スイッチングトランジスタの導通フェーズの期間のベース電流は、所望の手法において、スイッチングトランジスタのコレクタ電流に比例しており、即ちそれは、スイッチングトランジスタの導通フェーズの期間に零から出発してのこぎり波形を以て上昇する。ベース電流の、スイッチングトランジスタのコレクタ電流に対するこのダイナミックな整合がこの期間のスイッチングトランジスタにおける損失を低減しかつ一層良好な効率を実現する。この回路により、特に高い動作周波数において、スイッチングトランジスタにおいて生じる損失を著しく低減することが可能になる。
【０００７】
スイッチに接続されているコイル部分とスイッチングトランジスタのベースに接続されているコイル部分との間の巻数比は有利には約３：１である。この選定により、放電フェーズにおけるスイッチングトランジスタの負のベース電流の最適な振幅が保証される。
【０００８】
本発明の実施例において、スイッチエレメントに接続されている、第１のコイル部分の端部は、ダイオードおよびコンデンサによって形成される直列回路を介してアースに接続されている。この場合、コンデンサは、抵抗を介してスイッチングトランジスタのベースに接続されている。この回路において、コンデンサは、放電フェーズの後にコイルを放電するために用いられる。この場合、コイルに電流の形において蓄積されているエネルギーは電圧の形においてこのコンデンサに転送される。コンデンサに生じる電圧は、スイッチングトランジスタを遮断するために用いられる。それ故にこのコンデンサは有利にも、２つの役割を果たし、即ちコイルを放電する目的のために放電フェーズ後にコイルにおけるエネルギーを受容すること、およびこの期間の間のスイッチングトランジスタのベースに対する負の電圧の準備。
【０００９】
直流電圧源は、スイッチングトランジスタによって制御されるトランスの巻線によって給電される整流器回路によって形成することもできる。これにより、回路全体を簡単にすることができる。その場合、回路を始動する目的のために始動回路が必要になる可能性がある。スイッチは、トランジスタまたはＭＯＳＦＥＴによって形成することができる。
【００１０】
【実施例】
次に本発明を図示の実施例につき図面を用いて詳細に説明する。
【００１１】
説明中、次の記号が使用されている。
【００１２】
ｉｂ      スイッチングトランジスタのベース電流
ｉｃ      スイッチングトランジスタのコレクタ電流
ｉ１      正のベース電流の最大値
ｉ２      負のベース電流の最大値
ｉ２′    放電フェーズの終了時のベース電流
ｎ１      コイル部Ｌ１の巻数
ｎ２      コイル部Ｌ２の巻数
ＵＤ      ダイオードのブレークダウン電圧
Ｕｂｅ    スイッチングトランジスタのベース／エミッタ順方向電圧
Ｕ２      生成される作動電圧
Ｕｓ      スイッチング電圧
図１には、スイッチングトランジスタＴと、絶縁分離形トランスＴと、作動電圧Ｕ２を生成するための整流器回路４とを有するスイッチイング電源回路装置が図示されている。絶縁分離形トランスＴは有利には、変化する振幅および極性の作動電圧を生成するための複数の２次巻線を含んでいる。スイッチングトランジスタＴは周期的に、制御または駆動回路によってオンオフ切換される。制御回路は、電圧源Ｅと、スイッチング電圧Ｕｓによって周期的に操作されるスイッチＳと、コアおよび反対の方向において巻回されている２つのコイル部Ｌ１およびＬ２を有しているコイルＬと、ダイオードＤ２を介してアースされているタップ２とを含んでいる。スイッチＳに接続されている、コイルＬのタップ１は、ダイオードＤ１，抵抗Ｒ１およびコンデンサＣによって形成されている直列回路を介してアースに接続されている。コンデンサＣは、抵抗Ｒ２を介してスイッチングトランジスタＴのベースに接続されている。スイッチングトランジスタＴのベースは抵抗Ｒ３を介してアースに接続されている。
【００１３】
制御回路の動作方法を以下に、図２を参照して、動作期間の間の種々の過程に対して順次説明する。
【００１４】
ｔ０〜ｔ１のスイッチングトランジスタＴの導通フェーズ
回路は、動作期間開始時の時点ｔ０において無電流および無電圧であるものと仮定する。ｔ０において、スイッチＳはスイッチング電圧Ｕｓによって閉成され、その結果コイルＬのタップ１に正の電圧Ｅが現れる。従って、ベース電流ｉｂがコイルＬを介してスイッチングトランジスタＴのベースに流れ始め、ベース電流ｉｂは、コイルＬのインダクタンスに基づいてのこぎり波形を以て上昇しかつスイッチングトランジスタＴを介して比例するコレクタ電流ｉｃを生成する。２つのコイル部Ｌ１，Ｌ２の逆方向の巻回の結果として、コイルＬ２のタップ２には負の電圧が生じ、その結果ダイオードＤ２はこの期間の間は阻止されている。
【００１５】
ｔ１〜ｔ２の放電（デプレーション）フェーズ
スイッチＳは放電フェーズの開始時における時点ｔ１においてスイッチング電圧Ｕｓによって開放されている。コイルＬのタップ１にもはや電流は流れることができない。磁化はこの時、コイル内に完全に集中されており、磁化電流は最初、引き続き流れるはずである。この時大きな負のベース電流ｉｂがスイッチングトランジスタＴのベースからタップ２および３の間のコイル部Ｌ２およびこの時導通しているダイオードＤ２を介してアースに流れる。磁化は、値ｉ２からｉ２′に比較的緩慢に変化する。しかしコイルＬはまだ、放電フェーズの終了時に、即ち時点ｔ２において完全に放電されていない。
【００１６】
コイルＬの放電または消磁フェーズ
今やスイッチングトランジスタＴのベースは最終的に放電されている、即ち電荷キャリアのすべては空乏化されかつコレクタ電流ｉｃは零に減衰される。この時ベースにおけるインピーダンスは明らかに上昇し、その結果認められる電流はもはやべースに流れない。それ故にコイルＬをまだ流れる電流は別の経路を見つけなければならない。今やこの電流はコンデンサＣは抵抗Ｒ１，ダイオードＤ１，タップ１および２の間のコイル部Ｌ１およびダイオードＤ１を介して流れる。時点ｔ３において、コイルＬは完全に放電されており、即ちコイルＬに電流の形において蓄積されたエネルギーは負の電圧の形においてコンデンサＣに転送される。
【００１７】
動作期間の間の残りの時間
すべての電流が零に減衰されている、動作期間ｔ０〜ｔ４の残りの時間ｔ３〜ｔ４の間、コイルＬの消磁によりコンデンサＣに生じる負の電圧が、スイッチングトランジスタＴのベースに現れかつこのトランジスタが引き続き遮断状態に留まることを保証する。それ故にコイルＬの放電に役立つコンデンサＣは同時に、その充電によって生成される負の電圧を、スイッチングトランジスタＴのベースにおいて逆バイアス電圧として使用されるようにする。このようにして回路は、時点ｔ０に相応する時点ｔ４において、次の動作期間の開始時にスイッチＳの閉成によって準備されている。
【００１８】
図３には、成層巻線として実現されている２つのコイル部Ｌ１，Ｌ２を有するコアＫが図示されている。コアＫは所謂ローラまたはマッシュルーム形コアとして実現されている。
【００１９】
図４には再び、図１の構成要素が示されている。スイッチングトランジスタＴに対する作動電圧Ｕ１は、電源電圧ＵＮから電源整流器４および充電コンデンサ５を介して得られる。正の電圧Ｅは、ダイオードＤ３およびコンデンサ６を用いて巻線Ｗにおいて現れるパルス電圧の整流によって得られる。スイッチングトランジスタＴのエミッタ区間における電流測定抵抗Ｒ４は、コレクタ電流ｉｃに比例している電圧を送出し、この電圧がしきい値回路７を用いて、所定のコレクタ電流ｉｃにおいてスイッチングトランジスタＴが遮断されるようにする。図１のスイッチＳはトランジスタＴｓによって形成されておりかつこのトランジスタＴｓに対するスイッチング電圧Ｕｓは、図示のスイッチイング電源回路装置が巻線Ｗによって自励式に実現されているということによって発生される。トランジスタＴＴはトランジスタＴｓに対する駆動回路を形成する。
【００２０】
実際に試験されかつ検査された実施例において、各構成要素は次の値を有していた：
コンデンサＣ：          １０ｎＦ
抵抗Ｒ１：              ４７Ω
抵抗Ｒ２：              ４７０Ω
抵抗Ｒ３：              ４７０Ω
抵抗Ｒ４：              ０．２Ω
トランジスタＴｓ：      型名ＢＣ３６９
ｎ１：                  ４０巻
ｎ２：                  １３巻
Ｋ：                    ローラ形またはマッシュルーム形コア
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の回路の実施例を示す回路略図である。
【図２】図１の回路の動作方法を説明するための波形図である。
【図３】コアを有するコイルの構造を示す略図である。
【図４】実際に試験されかつ検査された、図１の回路の具体例を示す回路略図である。
【符号の説明】
Ｔ  スイッチングトランジスタ、  Ｔｒ  トランス、  Ｕ１  作動電圧、  Ｅ電圧源，  Ｌ  コイル、  Ｌ１，Ｌ２  コイル部分、  Ｃ  コンデンサ、  Ｄ１，Ｄ２  ダイオード、Ｒ２  抵抗
【図１】
0003768317.tif 000002
【図２】
0003768317.tif 000003
【図３】
0003768317.tif 000004
【図４】
0003768317.tif 000005