AT518197B1 - Entlastungsvorrichtung für aktive, insbesondere mit Stromschwanz behaftete, Halbleiterschalter - Google Patents

Entlastungsvorrichtung für aktive, insbesondere mit Stromschwanz behaftete, Halbleiterschalter Download PDF

Info

Publication number
AT518197B1
AT518197B1 ATA383/2015A AT3832015A AT518197B1 AT 518197 B1 AT518197 B1 AT 518197B1 AT 3832015 A AT3832015 A AT 3832015A AT 518197 B1 AT518197 B1 AT 518197B1
Authority
AT
Austria
Prior art keywords
switch
capacitor
diode
coil
relieved
Prior art date
Application number
ATA383/2015A
Other languages
English (en)
Other versions
AT518197A1 (de
Inventor
Dipl Ing Dr Himmelstoss Felix
Original Assignee
Fachhochschule Technikum Wien
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fachhochschule Technikum Wien filed Critical Fachhochschule Technikum Wien
Priority to ATA383/2015A priority Critical patent/AT518197B1/de
Publication of AT518197A1 publication Critical patent/AT518197A1/de
Application granted granted Critical
Publication of AT518197B1 publication Critical patent/AT518197B1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/34—Snubber circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K17/081—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/74—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of diodes
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/34—Snubber circuits
    • H02M1/346—Passive non-dissipative snubbers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K17/081—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit
    • H03K17/08108—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit in thyristor switches
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K17/081—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit
    • H03K17/08116—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit in composite switches
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/687—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

Beim harten (unentlasteten) Schalten kommt es zu einer kurzen Leistungsspitze am Schalter. Tritt zusätzlich noch ein Stromschwanz auf, so fiihrt dies zu einer zusätzlichen Belastung. Es fließt noch etwas Strom durch den Schalter, die Spannung aber an ihm ist entsprechend hoch. Die direkte Abhilfe ist ein entsprechend großer Entlastungskondensator, damit die Spannung am Transistor nicht zu schnell ansteigt und der Stromschwanz noch vor Erreichen der maximalen Spannung am Schalter schon abgebaut ist. In diesem Fall ist natürlich eine Energierückgewinnung sinnvoll. Bei der hier vorgeschlagenen Erfindung wird nun, wenn der zu entlastende Schalter abgeschaltet werden soll, der weitere Schalter SZ eingeschaltet (etwa um die Speicherzeit des zu entlastenden Schalters verzögert oder, wenn die Spannung am Entlastungskondensator CE auf einen bestimmten Wert angestiegen ist) und übernimmt so den Strom des zu entlastenden Schalters. Wenn der Stromschwanz abgeklungen ist (oder knapp davor), wird der weitere Schalter SZ abgeschaltet. Der Strom kommutiert nun in den Entlastungskondensator. Die Energie in der Einschaltinduktivität treibt die Spannung am Entlastungskondensator CE weiter in die Höhe bis der Strom in ihr zu null wird und die Diode DE abschaltet. Der Abbau der Spannung an CE und die Rückspeisung der Energie erfolgt dann beim nächsten einschalten.

Description

Beschreibung
ENTLASTUNGSVORRICHTUNG FÜR AKTIVE, INSBESONDERE MIT STROMSCHWANZ BEHAFTETE, HALBLEITERSCHALTER
[0001] Die Erfindung betrifft Entlastungsvorrichtungen eines elektronischen Schalters (S1), bestehend aus einer ersten Spule (LE) in Serie zum zu entlastenden Schalter (S1) oder ohne erste Spule (LE) und einer Serienschaltung, bestehend aus einer ersten Diode (DE) in Serie mit der ersten Kapazität (LE), parallel zum zu entlastenden Schalter (S1) wobei an den Verbindungspunkt zwischen erster Diode (DE) und erstem Kondensator (CE) eine Serienschaltung, bestehend aus einer zweiten Diode (DÜ) und einer zweiten Spule (LU) geschaltet ist und am zweiten Anschlusspunkt der obigen Serienschaltung ein aktiver Schalter (SU) geschaltet ist, dessen zweiter Anschluss mit dem zweiten Anschluss des ersten Kondensators (CE) verbunden ist und an den Verbindungspunkt zwischen der genannten Serienschaltung und dem aktiven Schalter (SU) die Anode einer dritten Diode (DR) geschaltet ist, deren Kathode mit der positiven Klemme einer Spannungsquelle oder eines Kondensators verbunden ist, oder an den Verbindungspunkt zwischen erster Diode (DE) und erstem Kondensator (CE) ein stromunidirek-tionaler Schalter, bestehend aus einer zweiten Diode (DU) und einem aktiven Schalter (SU) oder einem abschaltbaren unidirektionalen Bauteil, geschaltet ist, an dessen zweiten Anschlusspunkt eine zweite Spule (LU) geschaltet ist, deren zweiter Anschluss mit dem zweiten Anschluss des ersten Kondensators (CE) verbunden ist und an den Verbindungspunkt zwischen zweiter Spule (LU) und stromunidirektionalem Schalter die Kathode einer dritten Diode (DR) geschaltet ist, deren Anode mit der negativen Klemme einer Spannungsquelle oder eines Kondensators verbunden ist, oder an den Verbindungspunkt zwischen erster Diode (DE) und erstem Kondensator (CE) ein stromunidirektionaler Schalter, bestehend aus einer zweiten Diode (DU) und einem aktiven Schalter (SU) oder einem abschaltbaren unidirektionalen Bauteil geschaltet ist, an dessen zweiten Anschlusspunkt eine zweite Spule (LU) geschaltet ist, deren zweiter Anschluss mit dem zweiten Anschluss des ersten Kondensators (CE) und der Anode einer dritten Diode (DR) verbunden ist und an den Verbindungspunkt zwischen zweiter Spule (LU) und stromunidirektionalem Schalter die negativen Klemme einer Spannungsquelle oder eines Kondensators geschaltet ist und an die Kathode der dritten Diode (DR) die positive Klemme einer Spannungsquelle oder eines Kondensators geschaltet ist, oder an den Verbindungspunkt zwischen erster Diode (DE) und erstem Kondensator (CE) eine zweite Spule (LU) geschaltet ist, an deren zweitem Anschluss ein stromunidirektionaler Schalter, bestehend aus einer zweiten Diode (DU) und einem aktiven Schalter (SU) oder einem abschaltbaren unidirektionalen Bauteil, geschaltet ist, dessen zweiter Anschlusspunkt mit dem zweiten Anschluss des ersten Kondensators (CE) verbunden ist und an den Verbindungspunkt zwischen zweiter Spule (LU) und stromunidirektionalem Schalter die Anode einer dritten Diode (DR) geschaltet ist, deren Kathode mit der positiven Klemme einer Spannungsquelle oder eines Kondensators verbunden ist, oder an den Verbindungspunkt zwischen erster Diode (DE) und erstem Kondensator (CE) eine Serienschaltung, bestehend aus einem stromunidirektionalen Schalter, bestehend aus einer zweiten Diode (DU) und einem aktiven Schalter (SU) oder einem abschaltbaren unidirektionalen Bauteil, und einer zweiten Spule (LU) geschaltet ist und am zweiten Anschlusspunkt der obigen Serienschaltung ein zweiter Kondensator (CU) geschaltet ist, dessen zweiter Anschluss mit dem zweiten Anschluss des ersten Kondensators (CE) verbunden ist und parallel zum zweiten Kondensator ein DC/DC Konverter geschaltet ist.
[0002] Es gibt eine schier unüberschaubare Menge an Schaltungen um die Schaltverluste zu reduzieren. Dies geschieht durch weiches Schalten (soft switching). Dabei wird versucht bei Strom null (zero current ZC) oder bei Spannung null (zero voltage ZV) zu schalten. Auch bei Spannungsnulldurchgang (zero voltage transition ZVT) wird die Schalthandlung gesetzt. Alle diese Vorrichtungen führen zu relativ aufwendigen Schaltungen und meist auch zu ziemlichen Einschränkungen in Bezug auf die Ein- oder Ausschaltzeit und die Frequenz des damit erweiterten Konverters. Auch mit Entlastungsnetzwerken kann man die Schaltverluste reduzieren.
[0003] Die technische Entwicklung bei den aktiven Schaltern schreitet stetig voran und führt daher zu immer schnelleren Bauteilen. Dies führt zu sehr hohen Spannungsänderungsgeschwindigkeiten an den Bauteilen. Dadurch kann einerseits durch Verschiebungsströme ein Wiedereinschalten und ein Schwingen am Bauteil entstehen und/oder andererseits können elektromagnetische Verträglichkeits(-EMV-)probleme entstehen. Durch den parallel liegenden Kondensator wird die Spannungsanstiegsgeschwindigkeit definiert. So kann auch bei neuen raschen Bauteilen (gerade bei hohen Schaltfrequenzen) eine Spannungsanstiegsbegrenzung erforderlich sein. Die dabei notwendige Energie soll dann wieder einer sinnvollen Verwendung zugeführt werden.
[0004] Die hier vorgestellte Vorrichtung baut auf einer kombinierten Ein-Ausschaltvorrichtung gemäß AT 505802 B1 (HIMMELSTOSS) auf. Lässt man die Einschaltinduktivität LE weg, handelt es sich nur um ein Ausschaltentlastungsnetzwerk. Dies ist notwendig, wenn aktiver Schalter und Diode unmittelbar zusammen gebaut sind wie bei unsymmetrischen Halbbrücken, oder wie oben beschrieben bei Verwendung sehr schneller Schalter.
[0005] Die hier vorgestellten Vorrichtungen sind prinzipiell unabhängig von der zugrunde liegenden Schaltungstopologie in der der zu entlastende aktive Schalter eingebaut ist. Dabei wird nun parallel zu den Anschlüssen, mit denen das Entlastungsnetzwerk an den zu entlastenden Schalter geschaltet ist, ein weiterer aktiver Schalter Sz, typisch ausgeführt als MOSFET, geschaltet.
[0006] Beim harten (unentlasteten) Schalten kommt es zu einer kurzen Leistungsspitze am Schalter. Tritt zusätzlich noch ein Stromschwanz auf, so führt dies zu einer zusätzlichen Belastung. Es fließt noch etwas Strom durch den Schalter, die Spannung aber an ihm ist entsprechend hoch. Die direkte Abhilfe ist ein entsprechend großer Entlastungskondensator, damit die Spannung am Transistor nicht zu schnell ansteigt und der Stromschwanz noch vor Erreichen der maximalen Spannung am Schalter schon abgebaut ist. In diesem Fall ist natürlich eine Energierückgewinnung sinnvoll. Damit der eigentliche Schaltvorgang nicht zu lange dauert, steigen die unmittelbar am Schalter auftretenden Verluste gegenüber einem Abschalten eines Bauteils ohne Stromschwanz merkbar an.
[0007] Bei der hier vorgeschlagenen Erfindung wird nun, wenn der zu entlastende Schalter abgeschaltet werden soll, der weitere Schalter SZ eingeschaltet (etwa um die Speicherzeit des zu entlastenden Schalters verzögert oder, wenn die Spannung am Entlastungskondensator CE auf einen bestimmten Wert angestiegen ist) und übernimmt so den Strom des zu entlastenden Schalters. Ab dann steigt die Spannung am zu entlastenden Schalter nur auf den Spannungsabfall am weiteren Schalter SZ an. Wenn der Stromschwanz abgeklungen ist (oder knapp davor), wird der weitere Schalter SZ abgeschaltet. Der Strom kommutiert nun in den Entlastungskondensator, dessen Spannung steigt an bis die Freilaufdiode des Hauptstromkreises einschaltet. Die Energie in der Einschaltinduktivität treibt die Spannung am Entlastungskondensator CE weiter in die Höhe bis der Strom in ihr zu null wird und die Diode DE abschaltet. Dann ist der Strom komplett in den Freilaufzweig des Hauptstromkreises kommutiert. Der Abbau der Spannung an CE und die Rückspeisung der Energie erfolgt dann entsprechend der Vorrichtung in AT 505802 B1.
[0008] Verzichtet man auf die Einschaltinduktivität, schaltet also unentlastet ein, so vereinfacht sich die Schaltung.
[0009] Die hier vorgestellten Vorrichtungen sind prinzipiell unabhängig von der zugrunde liegenden Schaltungstopologie in der der zu entlastende aktive Schalter eingebaut ist.
[0010] Die Figuren zeigen einen Hochsetzsteller (Fig. 1) und einige Ausformungen der ergänzenden Vorrichtung zur Entlastung (Fig. 2 bis Fig. 5) für unterschiedliche Einspeisung der Energie. Die Schaltungen funktionieren aber grundsätzlich gleich, sind aber unterschiedlich in der Anordnung der Bauteile.
[0011] Eine Ausformung der Erfindung wird im Folgenden an Hand eines Hochsetzstellers erklärt. Der klassische Hochsetzsteller besteht aus einer Spule L, einem aktiven Schalter S, der
Freilaufdiode D und dem Ausgangskondensator C. Das Entlastungsnetzwerk besteht aus einer Induktivität LE zur Reduktion der Stromanstiegsgeschwindigkeit während des Einschaltens des aktiven Schalters S, einem Kondensator CE um die Verluste am aktiven Schalte S beim Ausschalten zu reduzieren, der Diode DE zum Ankoppeln des Kondensators CE beim Ausschalten und zum Verhindern, dass der Kondensator CE beim Einschalten des aktiven Schalters S schlagartig entladen wird, der Spule LU, der Diode DU, dem aktiven Hilfsschalter SU und der Diode DR zum Rückspeisen der Energie des Kondensators CE in den Ausgangskreis.
[0012] Die Induktivität L und der Kondensator C des Konverters sind groß gegenüber der Induktivität von LU und der Kapazität von CE. Daher kann man zur Erklärung der Schaltung, zur Berechnung und der Dimensionierung L als Konstantstromquelle I und C als Konstantspannungsquelle U2 modellieren. In der Schaltung laufen nun nacheinander eine Reihe von Moden ab. Wir besprechen die Schaltung unter Voraussetzung idealer Bauteile (ausser Fallzeit des Stroms im aktiven Schalter S und dem Stromschwanz; Flussspannungen der Dioden und parasitäre Widerstände werden vernachlässigt, ebenso das Rückstromverhalten der Dioden).
[0013] Beginnen wir mit dem Zustand, dass der aktive Schalter S schon seit Längerem eingeschaltet und der Kondensator CE entladen ist, die Last wird durch den Ausgangskondensator C versorgt. Der aktive Schalter erhält nun den Ausschaltbefehl und beginnt auszuschalten; gleichzeitig wird der parallel liegende Zusatzschalter SZ aktiviert. Dadurch kommutiert der Strom des aktiven Schalters S in den Zusatzschalter SZ. Wird nun auch dieser abgeschaltet, so kommutiert der Strom I über die Diode DE in den Kondensator CE und lädt diesen linear auf. Wenn die Spannung an CE den Wert U2 erreicht, schaltet die Freilaufdiode D ein. Dadurch kann der Strom I in den Lastkreis kommutieren. Das geschieht aber nicht schlagartig, sondern hängt von der Abnahme des Stroms in LE zusammen. Die Spannung an CE steigt weiter an, und die Dioden DU und DR schalten ebenfalls ein und transportieren einen Teil der Leistung der Spule LE in den Ausgangskreis. Das System kann durch drei Differenzialgleichungen erster Ordnung beschrieben werden:
[0014] Dieser Zustand endet, wenn der Strom durch die Spule LE null wird und daher die Diode DE ausschaltet. Die Spannung an CE ist jetzt höher als die Ausgangsspannung U2. (Bei Kurzschlussausschaltungen würde die Spannung sehr hoch ansteigen, daher ist es sinnvoll eine Überspannungsbegrenzung vorzusehen.) Nun bilden CE, LU über die leitenden Dioden DU und DR einen Serienschwingkreis, der an der Ausgangsspannung liegt. Wenn die Spannung an CE unter U2 absinkt, schaltet wieder DE ein und das System kann wieder mit den obigen Gleichungen beschrieben werden, nur mit entsprechend anderen Anfangsbedingungen. Das System schwingt jetzt entsprechend zwischen diesen zwei Moden hin und her. Falls das störend ist, kann man eine Dämpfung durch eine kleine Beschaltung an den Dioden einbauen. Dieses Abwechseln der beiden Zustände tritt natürlich nicht auf, wenn kein LE oder nur ein geringes LE vorhanden ist.
[0015] Nach dem Abklingen der Schwingung befindet sich die Schaltung im normalen Freilaufzustand des Hochsetzstellers. Wenn der aktive Schalter S1 wieder einschaltet kommutiert der Strom durch die Diode D wieder in den aktiven Schalter S1. Dies geschieht entlastet; der Strom steigt entsprechend der Ausgangsspannung U2 und der Induktivität LE an, der Strom in der Diode D sinkt gleichermaßen. Wenn der Strom im aktiven Schalter S1 den Wert I erreicht, schaltet die Diode D aus.
[0016] Wenn der Hauptschalter eingeschaltet ist und leitet, wird auch der aktive Schalter SU eingeschaltet. Dadurch wird der Kondensator CE über LU entladen wenn die Spannung an CE null erreicht wird dieser ausgeschaltet (wenn man etwas später ausschaltet, so schaltet DE ein und verhindert, dass die Spannung an CE negativ wird). Wenn nun SU ausgeschaltet wird, kommutiert der Strom über DR in den Ausgangskreis. (Es ist auch möglich, vor dem Erreichen von null abzuschalten. Um den Abschaltzeitpunkt optimal festzulegen ist dann aber ein Variationsproblem zu lösen.) Der Strom nimmt entsprechend mit minus U2 durch LU ab.
[0017] Wenn der Strom zu null wird, schalten DE und DR aus und wir befinden uns wieder im Ausgangzustand von dem unsere Betrachtung begann.
[0018] Es sei hier angemerkt, dass die Begrenzung der Spannung an CE durch eine parallele Diode beim Hauptschalter S1 und/oder durch die Body-Diode des parallel liegenden Zusatzschalters SZ erfolgt. Wie allgemein bekannt, kann man die Body-Diode durch die Serienschaltung mit einer, typischerweise als Schottky-Diode ausgeführten, Diode unwirksam machen.
[0019] Falls keine Serieninduktivität LE verwendet wird, wie beispielhaft wenn S1 und D durch ein asymmetrisches Halbbrückenmodul gebildet wird, kann man auch zuerst den Zusatzschalter aktivieren und erst dann den Hauptschalter S1. Dadurch wird der Einschaltvorgang unter Umständen rascher vor sich gehen.
[0020] Bei der Variation nach Fig. 6 hat man den Vorteil, dass man potentialfrei auskoppeln kann. Hier lässt sich ebenfalls ein optimaler Schaltzeitpunkt in Abhängigkeit des Größenverhältnisses der Kondensatoren festlegen.
[0021] Die Aufgabe, einen elektronischen aktiven Schalter zu entlasten, wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, dass parallel zum zu entlastenden aktiven Schalter (S1) ein zusätzlicher aktiver Schalter (SZ) geschaltet ist. Parallel zum ersten Kondensator (CE) kann eine weitere Diode und/oder eine Spannungsbegrenzungsvorrichtung geschaltet werden.

Claims (7)

  1. Patentansprüche
    1. Entlastungsvorrichtung eines elektronischen Schalters (S1), bestehend aus einer ersten Spule (LE) in Serie zum zu entlastenden Schalter (S1) oder ohne erste Spule (LE) und einer Serienschaltung, bestehend aus einer ersten Diode (DE) in Serie mit der ersten Kapazität (CE), parallel zum zu entlastenden Schalter (S1) wobei an den Verbindungspunkt zwischen erster Diode (DE) und erstem Kondensator (CE) eine Serienschaltung, bestehend aus einer zweiten Diode (DU) und einer zweiten Spule (LU) geschaltet ist und am zweiten Anschlusspunkt der obigen Serienschaltung ein aktiver Schalter (SU) geschaltet ist, dessen zweiter Anschluss mit dem zweiten Anschluss des ersten Kondensators (CE) verbunden ist und an den Verbindungspunkt zwischen der genannten Serienschaltung und dem aktiven Schalter (SU) die Anode einer dritten Diode (DR) geschaltet ist, deren Kathode mit der positiven Klemme einer Spannungsquelle oder eines Kondensators verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zum zu entlastenden aktiven Schalter (S1) ein zusätzlicher aktiver Schalter (SZ) geschaltet ist.
  2. 2. Entlastungsvorrichtung eines elektronischen Schalters (S1), bestehend aus einer ersten Spule (LE) in Serie zum zu entlastenden Schalter oder ohne erste Spule (LE) und einer Serienschaltung, bestehend aus einer ersten Diode (DE) in Serie mit der ersten Kapazität (CE), parallel zum zu entlastenden Schalter (S1), wobei an den Verbindungspunkt zwischen erster Diode (DE) und erstem Kondensator (CE) ein stromunidirektionaler Schalter, bestehend aus einer zweiten Diode (DU) und einem aktiven Schalter (SU) oder einem abschaltbaren unidirektionalen Bauteil, geschaltet ist, an dessen zweiten Anschlusspunkt eine zweite Spule (LU) geschaltet ist, deren zweiter Anschluss mit dem zweiten Anschluss des ersten Kondensators (CE) verbunden ist und an den Verbindungspunkt zwischen zweiter Spule (LU) und stromunidirektionalem Schalter die Kathode einer dritten Diode (DR) geschaltet ist, deren Anode mit der negativen Klemme einer Spannungsquelle oder eines Kondensators verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zum zu entlastenden aktiven Schalter (S1) ein zusätzlicher aktiver Schalter (SZ) geschaltet ist.
  3. 3. Entlastungsvorrichtung eines elektronischen Schalters (S1), bestehend aus einer ersten Spule (LE) in Serie zum zu entlastenden Schalter oder ohne erste Spule (LE) und einer Serienschaltung, bestehend aus einer ersten Diode (DE) in Serie mit der ersten Kapazität (CE), parallel zum zu entlastenden Schalter (S1), wobei an den Verbindungspunkt zwischen erster Diode (DE) und erstem Kondensator (CE) ein stromunidirektionaler Schalter, bestehend aus einer zweiten Diode (DU) und einem aktiven Schalter (SU) oder einem abschaltbaren unidirektionalen Bauteil geschaltet ist, an dessen zweiten Anschlusspunkt eine zweite Spule (LU) geschaltet ist, deren zweiter Anschluss mit dem zweiten Anschluss des ersten Kondensators (CE) und der Anode einer dritten Diode (DR) verbunden ist und an den Verbindungspunkt zwischen zweiter Spule (LU) und stromunidirektionalem Schalter die negativen Klemme einer Spannungsquelle oder eines Kondensators geschaltet ist und an die Kathode der dritten Diode (DR) die positive Klemme einer Spannungsquelle oder eines Kondensators geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zum zu entlastenden aktiven Schalter (S1) ein zusätzlicher aktiver Schalter (SZ) geschaltet ist.
  4. 4. Entlastungsvorrichtung eines elektronischen Schalters (S1), bestehend aus einer ersten Spule (LE) in Serie zum zu entlastenden Schalter (S1) oder ohne erste Spule (LE) und einer Serienschaltung, bestehend aus einer ersten Diode (DE) in Serie mit der ersten Kapazität (CE), parallel zum zu entlastenden Schalter (S1) wobei an den Verbindungspunkt zwischen erster Diode (DE) und erstem Kondensator (CE) eine zweite Spule (LU) geschaltet ist, an deren zweitem Anschluss ein stromunidirektionaler Schalter, bestehend aus einer zweiten Diode (DU) und einem aktiven Schalter (SU) oder einem abschaltbaren unidirektionalen Bauteil, geschaltet ist, dessen zweiter Anschlusspunkt mit dem zweiten Anschluss des ersten Kondensators (CE) verbunden ist und an den Verbindungspunkt zwischen zweiter Spule (LU) und stromunidirektionalem Schalter die Anode einer dritten Diode (DR) geschaltet ist, deren Kathode mit der positiven Klemme einer Spannungsquelle oder eines Kondensators verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zum zu entlastenden aktiven Schalter (S1) ein zusätzlicher aktiver Schalter (SZ) geschaltet ist.
  5. 5. Entlastungsvorrichtung eines elektronischen Schalters (S1), bestehend aus einer ersten Spule (LE) in Serie zum zu entlastenden Schalter (S1) oder ohne erste Spule (LE) und einer Serienschaltung, bestehend aus einer ersten Diode (DE) in Serie mit der ersten Kapazität (CE), parallel zum zu entlastenden Schalter (S1) wobei an den Verbindungspunkt zwischen erster Diode (DE) und erstem Kondensator (CE) eine Serienschaltung, bestehend aus einem stromunidirektionalen Schalter, bestehend aus einer zweiten Diode (DU) und einem aktiven Schalter (SU) oder einem abschaltbaren unidirektionalen Bauteil, und einer zweiten Spule (LU) geschaltet ist und am zweiten Anschlusspunkt der obigen Serienschaltung ein zweiter Kondensator (CU) geschaltet ist, dessen zweiter Anschluss mit dem zweiten Anschluss des ersten Kondensators (CE) verbunden ist und parallel zum zweiten Kondensator ein DC/DC Konverter geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zum zu entlastenden aktiven Schalter (S1) ein zusätzlicher aktiver Schalter (SZ) geschaltet ist.
  6. 6. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zum ersten Kondensator (CE) eine weitere Diode geschaltet ist.
  7. 7. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zum ersten Kondensator (CE) eine Spannungsbegrenzungsvorrichtung geschaltet ist.
ATA383/2015A 2015-06-17 2015-06-17 Entlastungsvorrichtung für aktive, insbesondere mit Stromschwanz behaftete, Halbleiterschalter AT518197B1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA383/2015A AT518197B1 (de) 2015-06-17 2015-06-17 Entlastungsvorrichtung für aktive, insbesondere mit Stromschwanz behaftete, Halbleiterschalter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA383/2015A AT518197B1 (de) 2015-06-17 2015-06-17 Entlastungsvorrichtung für aktive, insbesondere mit Stromschwanz behaftete, Halbleiterschalter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
AT518197A1 AT518197A1 (de) 2017-08-15
AT518197B1 true AT518197B1 (de) 2017-12-15

Family

ID=59579967

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ATA383/2015A AT518197B1 (de) 2015-06-17 2015-06-17 Entlastungsvorrichtung für aktive, insbesondere mit Stromschwanz behaftete, Halbleiterschalter

Country Status (1)

Country Link
AT (1) AT518197B1 (de)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT414187B (de) * 2004-03-18 2006-10-15 Felix Dipl Ing Dr Himmelstoss Verlustarme dc/dc konverter mit mittelangezapfter speicherkondensatorbatterie
AT414188B (de) * 2004-04-05 2006-10-15 Felix Dipl Ing Dr Himmelstoss Verlustarme dc/dc konverter
AT505534A1 (de) * 2007-08-06 2009-02-15 Felix Dipl Ing Dr Himmelstoss Resonante einschaltentlastung
AT505802A1 (de) * 2007-08-17 2009-04-15 Felix Dipl Ing Dr Himmelstoss Kombinierte verlustarme ein-ausschaltentlastung
AT511216B1 (de) * 2011-05-30 2012-10-15 Felix Dipl Ing Dr Himmelstoss Aktive einschaltentlastung mit energierückgewinnung

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT414187B (de) * 2004-03-18 2006-10-15 Felix Dipl Ing Dr Himmelstoss Verlustarme dc/dc konverter mit mittelangezapfter speicherkondensatorbatterie
AT414188B (de) * 2004-04-05 2006-10-15 Felix Dipl Ing Dr Himmelstoss Verlustarme dc/dc konverter
AT505534A1 (de) * 2007-08-06 2009-02-15 Felix Dipl Ing Dr Himmelstoss Resonante einschaltentlastung
AT505802A1 (de) * 2007-08-17 2009-04-15 Felix Dipl Ing Dr Himmelstoss Kombinierte verlustarme ein-ausschaltentlastung
AT511216B1 (de) * 2011-05-30 2012-10-15 Felix Dipl Ing Dr Himmelstoss Aktive einschaltentlastung mit energierückgewinnung

Also Published As

Publication number Publication date
AT518197A1 (de) 2017-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008032990B4 (de) Solar-Modul-System und Bypass-Bauteil
AT516601B1 (de) Flyback-Converter-Schaltung
DE102011087368A1 (de) Anordnung und verfahren zum bootstrapping eines schaltertreibers
WO2006097328A2 (de) Anordnung mit spannungskonverter zur spannungsversorgung einer elektrischen last und verfahren
DE2834512A1 (de) Umformer
DE112016000220T5 (de) Leistungswandlungsausrüstung
DE102011006769A1 (de) Leistungsumwandlungsschaltung
DE102012216691A1 (de) Stromrichterschaltung und Verfahren zur Steuerung der Stromrichterschaltung
EP3151405B1 (de) Schaltung zur symmetrierung von kondensatorspannungen an kondensatoren in einem gleichspannungskreis
DE102016100799A1 (de) Verringern von Schaltverlusten in Zusammenhang mit einem synchron gleichrichtenden Mosfet
DE2639589A1 (de) Anordnung ohne prinzipbedingte verluste zur entlastung elektrischer oder elektronischer einwegschalter von ihrer verlustleistungsbeanspruchung beim ausschalten
DE19711017A1 (de) Stromversorgungseinrichtung
DE112017007565T5 (de) T-wandlerschaltung, entsprechende dreiphasige wandlerschaltung und wandlervorrichtung
DE102015110513B3 (de) Leistungshalbleiterschaltung mit einem Feldeffekttransistor
AT518197B1 (de) Entlastungsvorrichtung für aktive, insbesondere mit Stromschwanz behaftete, Halbleiterschalter
CH701856A2 (de) Verfahren zum Ansteuern einer aktiven Wandlerschaltung und korrespondierende Schaltung.
EP0009225B1 (de) Schutzbeschaltung
DE2724741A1 (de) Schutzbeschaltung fuer jeweils ein stromrichterventil
DE102014100868A1 (de) Leistungsfaktor-Korrekturschaltung
AT505534B1 (de) Resonante einschaltentlastung
DE2716367C2 (de) Schutzbeschaltung für im Wechselschaltbetrieb gegen induktive Last arbeitende Transistoren
EP1071210A2 (de) Schaltungsanordnung
DE10257908A1 (de) Getaktete Leistungsversorgung
DE2641183A1 (de) Einrichtung ohne prinzipbedingte verluste zur entlastung elektrischer oder elektronischer einwegschalter von ihrer verlustleistungsbeanspruchung beim ausschalten
AT414188B (de) Verlustarme dc/dc konverter

Legal Events

Date Code Title Description
MM01 Lapse because of not paying annual fees

Effective date: 20200617