CN112292793A - 用于减小可控开关元件的热载荷的方法 - Google Patents

用于减小可控开关元件的热载荷的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于减小电子保险装置（SI）的开关元件（SE）在接入负载（L）时的热载荷的方法，所述开关元件（SE）通过具有预先给定的操控周期的操控信号（AS）来操控。正在进行中地测定（102）附在负载处的至少一个输出电压（UA）、流到负载中的输出电流（IA）和/或开关元件（SE）的温度，并且针对开关元件的接通持续时间和/或针对关断电流和针对开关元件的关断持续时间，预先给定（100，110）如下预先给定值：在所述预先给定值处，在预先给定的操控周期之内遵守开关元件（SE）的温度的预先给定的最大允许升高，此外，遍历下列步骤：a.接通开关元件（SE，101）；b.在至少达到关断电流或者接通持续时间的预先给定值时，关断（106）开关元件（SE）；c.在达到关断持续时间的预先给定值之后，重新接通（108）开关元件（SE）。在此，重复步骤b和c，直至输出电压（UA）达到如下值：所述值相对于电子保险装置（SI）的输入电压未超出可预先给定的差，或者输出电流（IA）达到可预先给定的持续电流（IL）。保持接通持续时间和/或关断电流以及关断持续时间的预先给定值，直至基于输出电压（UA）、输出电流（IA）和/或温度，已确定（103）新的预先给定值，其中适配在接通持续时间和关断持续时间之间的占空比，并且继续遵守在开关元件处的温度的预先给定的最大允许升高。

Description

用于减小可控开关元件的热载荷的方法
技术领域
实质性发明涉及一种用于减小电子保险装置的可控开关元件在接入负载时或在负载的接入过程期间的热载荷的方法，所述负载尤其是具有容性部分的负载或容性负载。在此，借助于具有预先给定的操控周期（Ansteuerperiode）的操控信号来操控开关元件，该操控周期具有开关元件的接通持续时间和关断持续时间。
背景技术
如今，电子保险装置在众多设备中（尤其是在电压和/或电流供给装置与电负载之间）作为保护设备被采用。例如，在短路或者过载的情况下，通过电子保险装置，安全且快速地中断电流流动到这样得到保障的负载或部件（例如控制器、可存储编程的电路、处理器等）中，以便保护所述负载以及相关联的引线免受损坏或者破坏。为此，电子保险装置通常包括开关元件、大多数是基于半导体的开关，通过所述基于半导体的开关中断电路。例如，从文献EP 1 236 257 B1中，已知了这样的用于电流供给装置的电子保险装置或监控单元。
在具有容性部分的电负载的情况下，或在容性负载的情况下，在负载按照运行接入到电压供给源和/或电流供给源（多半为直流电压源）上时，由于容性部分可能引起接通电流相对迅速地升高。在此，负载的容性部分或容性负载表示理想的电容器，或在接通瞬间可以表示理想的短路，在施加电压跳变时、如例如在接入到电压供给装置上时，该电容器导致理论上根据公式ic(t) = C*dU/dt而无限大的电流脉冲。在实践中，例如至少通过线路的寄生的阻性部分、开关元件的阻性部分、等效串联电阻（ESR）等来限制这样的电流脉冲，电容器的阻性线路损耗和介电的极性反转损耗结合在所述等效串联电阻中。
然而，这样的接通电流始终还可以达到如下值：通过所述值，例如在数毫秒或者更短的时间之内可发生开关元件的温度非常迅速地升高直至开关元件特定的切断温度，在该切断温度处，开关元件被切断，或者不期望地触发电子保险装置的必要时可选的其他保护设备（例如熔断器等）。在开关元件中，例如主要由于热载荷，该温度升高可导致机械应力，并且在中期可导致对开关元件的损坏。这样，例如，如果经常进行这样的温度升高，则开关元件在载体材料上的钎焊可能受损失，并且以此极大地减小开关元件的使用寿命。
为了防止在接入尤其是具有容性部分的负载时对开关元件的损坏或者不希望地触发电子保险装置的必要时可选的其他保护设备，需要相对应地限制接通电流，并且以此减小开关元件的热载荷。这样，例如通过开关元件的相对应的布线，可能将接通电流限制到如下值：所述值对于开关元件不表示危险，或该值在必要时存在的附加的保险设备（例如附加的熔断器）的切断电流值之下。
为此，开关元件例如布线为使得，例如该开关元件被用作受控电流源，也就是在使用晶体管（例如MOS-FET）作为开关元件的情况下，该晶体管在所谓的线性运行中运行。在线性运行中，晶体管既没有完全截止，又没有完全导通。通过开关元件的相对应的布线或开关元件在线性运行中运行，例如在接入负载时，电压跳变被转变成恒定的电流，容性负载部分经由所述恒定的电流来充电，直至出现按照运行的输出电流或负载电流。为此，例如从文献US 6,225,797 B1中，已知了一种用于通过晶体管限制接通电流的电路。然而，首先确定开关元件或晶体管的尺寸在此已被证明为困难的。对于在实践中的采用，尤其是需要如下性能强大的组件：所述组件满足工业应用的要求，但是其成本始终还必须具有可接受的程度。
因而，从文献EP 1 384 303 B1中，已知了一种具有切断保险装置（Abschaltsicherung）的电流供给装置，其中接通电流分布到并联支路上并且由此在线性运行中损耗能量被分布到两个开关元件上。在此，两个支路之一具有附加的功率电阻，以限制电流。为了例如实现热学上有利的负载划分，必须相对应地构建开关元件的操控，并且以此，该电路具有相对昂贵和复杂的电路拓扑。
例如，保护开关元件免受热载荷的另一可能性例如是附加地引入该电路中的阻抗。为此，例如可以采用热敏电阻或者NTC电阻，这些电阻例如与开关元件串联地来安置。随着温度升高而改变其传导能力的热敏电阻或NTC电阻例如在接通瞬间可以以高阻的方式降低高接通电流。在进一步的变化过程中，热敏电阻或NTC电阻通过吸收的损耗能量而变为低欧姆，并且可以传导在正常运行中出现的持续电流。替选地，针对在接通瞬间的电流限制，也可以采用与开关元件串联的例如所谓的正温度系数电阻或PTC电阻。然而，正温度系数电阻具有如下缺点：针对正常运行，由于该正温度系数电阻主要在高温下的传导特性，例如借助于（例如包括晶体管或者继电器的）并联路径，必须停用该正温度系数电阻。采用如例如热敏电阻或者正温度系数电阻之类的热敏感的电阻的另一缺点也在于所需的结构尺寸。为了使热敏感的电阻能够吸收在相对高的接通电流的情况下出现的和要耗散的损耗能量，多半需要相对大的电阻直径。然而，这种热敏感的电阻的制造相对昂贵且成本高的。
此外，接通电流可以借助开关元件的布线来限制，使得通过预先给定极限温度或者预先给定的最大允许温度波动来防止开关元件的损坏。也就是说，由于限制得出的电流虽然在限制时间之后会使开关元件热过载，但是在例如可能出现开关元件的损坏之前，通过预先给定极限温度或最大允许温度波动来切断开关元件。
从文献DE 203 02 275 U1中，例如已知了一种电子开关，其中借助于调节装置将通过MOS-FET的电流限制到预先给定的参考值上。在此，附加地监控MOS-FET的温度，并且在超过预先给定的温度阈值时，切断开关。
从文献DE 10 2012 103 551 B4中，同样已知了一种电子保险设备，其中依据附在所连接的负载处的输出电压，在触发保险装置之后或在开关元件断开之后查明，由于容性负载的接通电流或充电，是存在短路，还是仅存在短时电流脉冲。为此，将在开关元件断开之前和之后所测量的输出电压之间的差与阈值进行比较，并且如果该差超过阈值，则再次闭合开关元件。在此。也可以设置温度确定设备，该温度确定设备依据输出电流来估计开关元件和/或熔断器的温度。那么，该信息由控制装置使用，以便检查温度是否在预先给定的温度阈值之下，并且以便以此通过断开开关元件来防止开关元件和/或熔断器的持久性过载或者损坏。
在超过预先给定的温度阈值时，来自文献DE 203 02 275 U1的电子开关以及来自文献DE 10 2012 103 551 B4中的电子保险装置保持关断。但是，例如可能的是，在限定的冷却时间之后，再次接通开关元件，直至例如再次达到预先给定的温度阈值。通过这样的重复接通和关断开关元件，例如给负载的容性部分充电。在接通开关元件时的接通电流峰值由此被减小，直至形成按照运行的持续电流（例如在电子保险装置的输出端上预先给定的电流或者额定电流）。为了耗散由于电流脉冲形成的损耗能量或热能，例如使用线路、端子的寄生的阻性部分、等效串联电阻（ESR）等，其中由于能量脉冲的时间限制，暂且仅开关元件的直接参与电流流动的部分能够吸收损耗能量或形成的热。以此，形成相对大的温度波动，开关元件由于该大的温度波动而承受相对大的热应力。借此，例如可以极大地缩短开关元件的使用寿命，但是也可以极大地缩短电子保险装置的另外的器件的使用寿命。例如由于热载荷，主要基于半导体的开关元件明显更迅速地老化。
此外，从文献US 6,552,889 B1中已知了一种用于运行电子开关元件的方法，所述开关元件主要是金属氧化物半导体场效应晶体管（MOS-FET），通过所述方法来确保，MOS-FET在其（尤其是针对温度和电流的）最大允许运行极限之下运行。为此，给开关元件或MOS-FET分配了按比例缩小的测量晶体管，所述测量晶体管利用与MOS-FET相同的控制信号来操控，并且由此具有与流过MOS-FET的电流流动成比例的测量电流。在测量晶体管处测定的测量电流一可以期望达到或者超过经由MOS-FET的预先给定的最大允许电流流动，就切断MOS-FET以及测量晶体管，并且电路被置于所谓的脉冲栅极运行（Puls-Gate-Betrieb）。在脉冲栅极运行中，在预先给定的等待时间之后，如测量晶体管之类的MOS-FET又缓慢地借助于斜坡形的控制信号被接通预先给定的持续时间，并在达到最大允许电流流动时又被关断。该行为方式被重复，直到电流流动不再超过预先给定的最大允许值。那么，只要电流流动保持在预先给定的最大允许值之下，该电路或MOS-FET才被切换到正常运行。由于在脉冲栅极运行中的固定预先给定的关断持续时间，虽然可以冷却MOS-FET，然而在接通持续时间期间的温度波动和在关断持续时间期间的冷却由于不同的环境条件而非常强烈地波动。此外，由于在接通持续时间期间的温度波动，可能会发生开关元件承载相对强的载荷，所述载荷可能对使用寿命发生负面影响。
发明内容
因而，本发明所基于的任务是，说明一种方法，通过该方法，以简单且节省成本的方式减小电子保险装置、尤其是开关元件在接入负载、尤其容性负载时的热载荷，并且显著地提高电子保险装置的使用寿命。
通过具有根据独立权利要求的特征的开头所提到的类型的方法，解决该任务。本发明的有利实施形式在从属权利要求中予以描述。
根据本发明，通过开头所提及的类型的方法来解决该任务，在该方法中，借助于操控信号来操控电子保险装置的开关元件，其中操控信号具有预先给定的操控周期，该操控周期包括开关元件的接通持续时间和关断持续时间。在负载的接入过程期间，测定附在负载处的至少一个输出电压和/或流到负载中的输出电流和/或开关元件的温度的时间变化曲线。此外，针对开关元件的接通持续时间和/或针对关断电流并且针对开关元件的关断持续时间，预先给定如下预先给定值：在所述预先给定值处，遵守开关元件的温度在预先给定的操控周期之内的预先给定的最大允许升高。在此，遍历（durchlaufen）下列步骤：
a. 接通开关元件；
b. 在至少达到接通持续时间或者关断电流的预先给定值时，关断开关元件；和
c. 在达到关断持续时间的预先给定值时，重新接通开关元件。
在此，重复地遍历步骤b至c，直到输出电压的所测定的变化曲线达到如下值：在该值处，相对于电子保险装置的输入电压，未超出可预先给定的差，也就是说，电子保险装置的输入电压和所测定的输出电压构成的差未超出可预先给定的差或可预先给定的阈值。替选地，如果输出电流的所测定的变化曲线至少未超出可预先给定的最大持续电流，则可以结束步骤b至c的遍历。在重复地遍历步骤b至c时，保持针对接通持续时间和/或针对关断电流并且针对关断持续时间的预先给定值，直到基于输出电压和/或输出电流和/或开关元件的温度的所测定的变化曲线测定新的预先给定值。在此，新的预先给定值被测定为使得，在开关元件的接通持续时间和关断持续时间之间的占空比被适配，使得至少继续遵守或不达到开关元件的温度在操控周期之内的预先给定的最大允许升高。也就是说，相对应地改变开关元件在预先给定的操控周期之内的接通持续时间与关断持续时间之间的比—例如如果接通持续时间被延长，则相对应地缩短关断持续时间，或者反之亦然，以便保持遵守预先给定的操控周期（例如100 µs至10 ms的持续时间）。
根据本发明建议的解决方案的主要方面在于，在接入负载时，在操控信号的预先给定的操控周期之内，通过操控信号使温度升高放缓，并限制温度升高。在此，操控周期可以具有优选地在100 µs至10ms之间的持续时间，理想情况下具有为1ms的持续时间。为此，开关元件最初重复地利用操控信号被操控为使得，该开关元件仅在相对短的接通持续时间内被接通，并且在线性运行中运行，也就是说，针对接通持续时间和/或关断电流，预先给定了与关断持续时间相比低的预先给定值。随着在负载处的输出电压上升，和/或随着输出电流相对在负载处的可预先给定的最大持续电流降低，或只要开关元件的温度没有达到预先给定的开关元件最大温度（例如由制造商或数据表说明的最大允许开关元件温度、集成保护设备的触发温度等），在根据本发明的方法中就可以预先给定针对接通持续时间和/或关断电流以及关断持续时间的新的预先给定值。
在此，接通持续时间与关断持续时间相比被增大，也就是说，在操控信号的预先给定的操控周期期间，开关元件更长地保持接通，而关断持续时间被减小到接通持续时间的延长的程度。然而，在此注意：至少没有达到或未超出开关元件的温度在操控周期之内的预先给定的最大允许升高。此外，选择操控信号的预先给定的操控周期和/或频率，使得遵守开关元件的温度在预先给定的操控周期之内的预先给定的最大允许升高。以此，开关元件的每个接通持续时间的温度升高（发热）被限制为如下值：该值例如仅占开关元件从室温（例如25℃）到预先给定的开关元件最大温度（例如175℃）的总温度升高的小部分（例如1/10至1/50），并且没有超过或最大达到开关元件的温度在每个操控周期的预先给定的最大允许升高。通过相应的关断持续时间，附加地为开关元件给予用于冷却的时间。以此，减小开关元件的热载荷（如例如在器件与载体材料之间的钎焊的机械应力，等），并且延长开关元件的使用寿命。
此外，通过根据本发明的方法，开关元件在负载（尤其是容性负载）的接入过程期间的发热被划分成多个相对小的“微”温度波动，其中通过针对接通持续时间和/或关断开关元件时所处的关断电流的相对应的预先给定值，开关元件中的每个操控周期的温度升高被保持得尽可能小，或电流脉冲被保持得短。借此，理想情况下降低了开关元件的加热速度，或在负载的整个接入过程期间，实现了在开关元件处近似线性的温度升高，所述接入过程延续了较长的时间。这样，例如开关元件的焊接部位可以更均匀地发热，并且由于负载的容性部分的充电而形成的在开关元件中转化的损耗能量可以分布到更大的热质量上。也就是说，在接入具有容性部分的负载时以热的形式形成的损耗能量可以更有效地从开关元件向如例如壳体之类的紧邻的周围环境散发，并且然后经由空气耗散或者向冷却装置（例如散热器、铜面等）散发。以此，可以由开关元件整体上吸收更多的损耗能量，并且这样例如在开关元件不受损坏的情况下切换例如具有较大容性部分的负载。通过减小温度升高以及与之相联系的损耗功率或所形成的热的更有效的分布，提高了开关元件或电子保险装置的使用寿命。
附加地，也减轻必要时可选地存在的附加保护设备（例如熔断器）的载荷，以及简化了该附加保护设备的尺寸确定。在电子保险装置发生故障（例如短路等）的故障情况下，这种附加保护设备要根据例如用于保护线缆等的要求而触发，但是在出现接通电流峰值的情况下不要做出响应。在负载的接入过程中，针对这样的保护设备使用例如成本更低廉的变型方案或产品。
理想情况下，如果在相应的操控周期中至少达到开关元件的温度的预先给定的最大允许升高，则针对接通持续时间和/或关断电流以及关断持续时间的预先给定值可以保持不变。也就是说，如果开关元件至少加热到预先给定的最大允许温度升高的大小，则针对根据本发明的方法不预先给定新的预先给定值，以便继续使热载荷保持得尽可能小，或防止触发必要时可选地存在的附加保护设备。
如果测定新的预先给定值，则有利的是，随着附在负载处的输出电压的升高和/或流到负载中的输出电流相对可预先给定的最大持续电流降低，降低在接通持续时间与断开持续时间之间的占空比。也就是说，只要在实施该方法时在操控周期之内至少没有达到开关元件的温度的针对操控周期预先给定的最大允许升高，就随着输出电压上升和/或随着输出电流相对可预先给定的最大持续电流降低，接通持续时间和/或关断电流的预先给定值被提高到如下程度：关断持续时间的预先给定值被降低到该程度，以便遵守预先给定的操控周期。在此，预先给定的操控周期优选地在100μs到10ms之间，理想情况下为1ms。
有利的是，从输出电压和/或输出电流和/或必要时开关元件的温度的分别测定的时间变化曲线中，导出针对开关元件的接通持续时间和/或关断电流和关断持续时间的新的预先给定值，以及将操控信号与新状况适配。因为接通电流峰值并且以此在开关元件中的损耗能量由于容性负载部分的充电而减少（直至在容性负载部分完全充电的情况下达到可预先给定的最大持续电流），所以可以相对应地适配预先给定值。也就是说，例如可以延长开关元件的接通持续时间，和/或例如可以提高关断电流，以及例如可以相对应地缩短开关元件的关断持续时间。此外，借助根据本发明的方法，通过测定尤其输出电压的时间变化曲线，可以非常迅速地（也就是说理想情况下已经在开关元件的第一开关循环中）识别出纯阻性负载的接入。附加地，借助于根据本发明的方法，也可以容易地在开关元件的数个开关循环中识别出短路。
为了测定接通持续时间和/或关断电流以及关断持续时间的新的预先给定值有利的是，对输出电压、输出电流和/或开关元件的温度的分别测定的时间变化曲线取平均。在此，例如在新的预先给定值的测定持续时间上对相应的所测定的时间变化曲线取平均，并且以此例如针对测定方法生成可用的值。相应的时间变化曲线的取平均例如可以借助于数学方法进行，如例如求算术平均值、求均方根值等。替选地，通过滤波（例如借助于任意阶数的低通滤波器或者高通滤波器），或者通过从分别测定的时间变化曲线中排除或者选出或选择值，也可以取平均。
此外有利的是，依据开关元件的热模型，确定针对接通持续时间和/或关断电流以及关断持续时间的第一预先给定值。此外，有利的是，同样基于开关元件的热模型，确定开关元件的温度在操控周期之内的预先给定的最大允许升高。例如，可以使用所谓的Cauer网络或者所谓的Foster网络作为开关元件的热模型，通过所谓的Cauer网络或者所谓的Foster网络可以进行至少开关元件或者电保险装置的热学表征。借助这些网络（在这些网络中，例如通过热电阻和热容表示热路径中的热学相关层），例如可以非常迅速地估计或计算如例如电开关元件之类的电子系统中的温度。以此，依据开关元件的热模型，例如可以非常简单地测定针对开关元件的接通持续时间和/或关断电流以及关断持续时间的第一预先给定值，作为针对根据本发明的方法或者操控周期以及在操控周期之内最大允许温度升高的起始值，其中例如可以估计并考虑分别在电子保险装置中使用的开关元件的热学状况（例如在晶体管作为开关元件的情况下的结温、开关元件的热容、损耗能量或热的传递能力（Weiterleitungsfaehigkeit）等）。
理想情况下，相应的热模型可以考虑在开关元件处的输出电流的最大可能的电流升高，所述输出电流的最大可能的电流升高通过操控信号来预先给定。以此，以简单的方式，可以估计开关元件中的或电子保险装置中的损耗能量或热的与电流升高有关的进展，并且估计与开关元件中的电流升高有关的温度进展。尤其是，作为针对根据本发明的方法的起始值的针对接通持续时间和/或关断电流以及关断持续时间的第一预先给定值以此可以适配到在预先给定的操控周期之内的最大允许温度升高。
替代地或者附加地，在步骤b）中，在至少达到开关元件的温度的预先给定的最大允许升高时，可以切断开关元件。为此，例如可以考虑开关元件的温度的所测定的时间变化曲线，以便测定开关元件在相应的操控周期中的当前的温度升高。替选地，也依据流到负载中的输出电流的所测定的时间变化曲线，可以并且算出开关元件在相应的操控周期中的当前的温度升高，因为损耗功率与经由开关元件流到负载中的输出电流成比例。
此外，可能有利的是，在步骤b）中，替选地或者附加地，将开关元件的温度的所测定的时间变化曲线与可预先给定的极限温度进行比较，并且在至少达到所述极限温度时，将开关元件切断。同样以有利的方式，依据开关元件的热模型，可以测定可预先给定的极限温度（例如，在最大允许的开关元件温度或者集成的保护设备的触发温度之下的温度）。
开关元件的温度可以直接地（也就是说直接在开关元件中）被确定，或者可以间接地在开关元件的壳体处被确定。在间接温度确定的情况下，例如测量开关元件的壳体处的或者在直接的周围环境中的温度。那么，依据所测量的温度值，可推断出在开关元件之内的温度。为了直接确定温度，例如可以使用具有集成的温度测量的开关元件，其中例如直接确定结温。通过将开关元件的温度用作针对开关元件的切断标准，可以非常容易地防止损坏开关元件，或者防止触发必要时附加的集成保护设备。
本发明的一个优选的构建方案设置，从预先给定信号中导出操控信号。所述预先给定信号在理想情况下从输出电压和/或输出电流和/或开关元件的温度的分别测定的时间变化曲线中被测定，并且以有利的方式由评估单元生成。也就是说，在根据本发明的方法期间，依据输出电压、输出电流和/或温度的时间变化曲线，由评估单元测定或计算新的（与相应的状况（例如，容性负载部分的充电状态、开关元件的当前温度等）适配的）预先给定值，并依据该预先给定信号转送给操控单元。
那么，由操控单元从预先给定信号中产生针对开关元件的操控信号。在此，操控信号在理想情况下构建为用来操控开关元件的斜坡形信号（例如，在晶体管作为开关元件的情况下，针对栅源电压的斜坡形信号）。通过操控信号的斜波形状，例如流经开关元件的输出电流可以在接入过程期间被限制在升高di(t)/dt中，和/或被限制在所达到的电流值中。以此，例如可以将开关元件的温度升高保持得尽可能小，或限制到开关元件的温度的预先给定的最大允许升高上。
本发明的一个适宜的扩展方案设置，设置监控单元，用于测定至少附在负载处的输出电压和/或流到负载中的输出电流和/或开关元件的温度的时间变化曲线。在监控单元中，例如以有利的方式，输出电压、输出电流和/或温度借助于不同的测量单元测定的值可以被概括成时间变化曲线，并且必要时可以确定例如在计算时段上的平均值。接着，可以将由监控单元测定的变化曲线和/或值转发给评估单元，用于进一步应用，如例如计算新的预先给定值。
根据本发明的方法的一个有利的构建方案设置，附加地与开关元件串联地安置阻抗。通过使用阻抗，所述阻抗例如实施为具有固定的或者可变的电阻值的欧姆电阻，可以在接入负载时附加地衰减和延迟电流升高。因此，借此也放缓了开关元件中的温度升高，以及增强了对例如寄生损耗（例如线路损耗、开关元件的内阻等）的电流限制的作用。替选地，阻抗也可以构建为如下电感：通过该电感，在接通开关元件时防止太快的电流升高。
在电子保险装置中，理想情况下，晶体管、尤其是所谓的金属氧化物半导体场效应晶体管或者MOS-FET可以被用作开关元件。MOS-FET属于具有绝缘栅的场效应晶体管，其中经由控制电压（栅源电压）作为操控信号来进行操控。MOS-FET的采用是开关元件的简单的且成本低廉的实现方案，其中MOS-FET可以具有相对高的开关速度。
根据本发明的方法的一个特定的实施变型方案设置，开关元件与监控单元和操控单元共同地被实施为所谓的集成器件。借此，可以更简单地设计电子保险装置的电路，并且可以进一步减小结构尺寸。
附图说明
随后，依据附上的图以示例性方式来阐述本发明。示例性地：
图1示出了用于执行用于减小开关元件的热载荷的方法的电子保险装置，
图2示出了根据本发明的方法的示例性流程，该方法用于减小开关元件在接入负载时的热载荷，
图3示例性地并且示意性地示出了在根据本发明的方法流程期间的如下量的时间变化曲线：针对开关元件的操控信号、输出电流、输出电压以及开关元件的温度。
具体实施方式
图1示例性地且以示意性的方式示出了具有至少一个可控开关元件SE的电子保险装置SI，所述电子保险装置SI设立用于执行根据本发明的用于减小开关元件SE的热载荷的方法。电子保险装置SI例如可以作为保护设备连接在供给源和电负载L之间。例如电压源被用作供给源，由电压源提供输入电压UE。电负载L例如包括阻性部分RL和容性部分CL，该容性部分CL可能在接入过程中或在接通瞬间在电子保险装置SI的开关元件SE中导致过高的接通电流。此外，电负载例如也可以具有感性部分。电保险装置SI的输出电压UA附在负载L处。电保险装置SI的输出电流IA流到负载L中，其中针对保险装置的正在进行中的运行可设定最大允许的持续电流IL。所述持续电流IL例如可以对应于针对电负载L的所谓的额定电流，或者可以取大多数在额定电流之下的可预先给定的值。在接入过程期间，输出电流IA可以取在持续电流IL的值之上的值。
附加地，例如线路损耗、保险装置SI的铜损耗和线路损耗、供给源的内阻等表示为寄生欧姆电阻RP，通过该寄生欧姆电阻RP，至少轻微限制在接入过程期间的接通电流或电流脉冲。为了进一步限制接通电流，例如可以设置与开关元件SE串联安置的阻抗（在图1中未示出）。所述阻抗可以实施为例如具有固定的或者可变的电阻值的欧姆电阻（例如实施为热敏电阻（Thermistor））。替选地，如下电感也可以被用于所述阻抗：通过所述电感，防止在负载L按照运行接入到开关元件SE的接入过程中电流过于迅速地升高。
除了可控开关元件SE之外，电保险装置SI可选地可以具有附加的保护设备SV。作为附加的保护设备SV，例如可以采用熔断器，所述熔断器在故障情况下（例如在短路情况下等）要做出响应，但是不要通过在按照运行的接入过程中形成的电流脉冲或接通电流来触发。
作为开关元件SE，在电保险装置中例如可以采用晶体管、尤其是所谓的金属氧化物半导体场效应晶体管或者MOS-FET。理想情况下，使用n沟道MOS-FET。开关元件SE经由具有预先给定的操控周期的操控信号AS来操控，所述操控信号AS在MOS-FET作为开关元件SE的情况下例如作为所谓的栅源电压被施加。操控周期包括开关元件的接通持续时间和关断持续时间，并且例如可以具有从100μs直至10 ms的持续时间，理想情况下具有为1 ms的持续时间。通过操控信号AS，可以在负载L的接入过程中限制例如流到负载L中的输出电流IA的最大可能的电流升高diA(t)/dt。借助操控单元AE从预先给定信号VS中产生操控信号AS，并且例如（如例如在图3中所示出的那样）斜坡形地构建该操控信号AS。通过操控信号AS，控制开关元件SE在操控周期期间的温度升高，并且必要时控制流到负载L中的输出电流IA的电流升高diA(t)/dt，其中操控信号AS的斜坡形状或斜率可以通过开关元件SE以经过调节的方式升高例如输出电流IA，并且以此将开关元件在相应的操控周期期间（尤其是在开关元件的相应接通持续时间之内）的温度升高保持得尽可能地小，或限制到温度的预先给定的最大允许升高上。
基于输出电流IA和/或输出电压UA和/或开关元件SE的温度的时间变化曲线，由评估单元AW来测定预先给定信号VS。也就是说，为了产生预先给定信号VS（该预先给定信号VS也包括预先给定值，如例如用于根据本发明的方法的关断持续时间、接通持续时间和/或关断电流），输出电流IA或者输出电压UA或者开关元件SE的温度的时间变化曲线中的至少一个时间变化曲线被考虑作为参考变量。预先给定信号VS可以构建为脉宽调制的矩形信号，并且例如通过考虑预先给定值来预先给定操控信号AS的相应构建方案（例如斜坡形状的斜率和长度）。
为了测定输出电流IA和/或输出电压UA和/或开关元件SE的温度的时间变化曲线，设置监控单元UE。通过监控单元UE，收集例如输出电流IA和/或输出电压UA和/或开关元件SE的温度的测量值，所述测量值例如由相对应的传感器或者测量设备TSE、A、V来测定。尤其是在此，可直接在开关元件SE处直接测定开关元件SE的温度（如在图1中示例性示出的那样）。替选地，也可以在开关元件SE的壳体处间接地测定开关元件SE的温度。在此，例如依据所测量的壳体温度来回推出（zurueckgeschlossen）开关元件SE的温度或温度升高，主要是回推出所谓的结温（Junction-Temperatur）。对开关元件SE的温度或相关联的时间变化曲线的这样的估计例如可以由监控单元UE进行。
此外，开关元件SE可以实施为集成器件，其中所述集成器件可以至少包括监控单元UE和操控单元AW以及必要时存在的针对例如温度、电流和/或电压的传感器或者测量设备TSE、A、V。
图2示例性地示出了根据本发明的方法的一个优选的流程，该方法用于减小如示例性地在图1中示出的电保险装置SI的可控开关元件SE的热载荷。该方法以初始化或者校准步骤100开始。在校准步骤100中，依据开关元件SE的热模型，如例如所谓的Cauer网络或者所谓的Foster网络，确定开关元件SE的接通持续时间和/或关断电流以及针对开关元件SE的关断持续时间的第一预先给定值作为起始值，其中例如由针对接通持续时间和关断持续时间的第一预先给定值或起始值可以形成预先给定的操控周期。
在此，例如可以考虑分别在电保险装置SI中使用的开关元件SE的特定参数和/或预先给定、如例如最大允许结温等。此外，由热模型导出输出电流IA的最大可能的电流升高和/或开关元件SE的温度针对预先给定的操控周期的最大允许升高（例如，在开关元件SE的开关循环之内的结温的最大允许温度波动）。也就是说，在校准步骤100中，从开关元件SE的热模型中，针对负载L的阻性部分RL和容性部分CL的不利组合，例如测定（例如，结温、开关元件温度的）在预先给定的操控周期之内的最大允许温度波动，和/或测定输出电流IA的最大允许电流升高diA(t)/dt。例如，由此可以导出针对开关元件SE的接通持续时间和/或关断电流以及针对开关元件SE的关断持续时间的第一预先给定值，以及导出由评估单元AW生成的预先给定信号VS。那么，（基于第一预先给定值的）预先给定信号VS被转发给操控单元AE，并且例如由此产生针对开关元件SE的第一操控信号AS例如作为斜坡形的操控信号AS。
在接通步骤101中，以通过操控信号AS来操控的方式接通开关元件SE，并且开始接入过程。在此，开关元件SE由操控信号AS操控为使得，开关元件SE的温度升高保持得尽可能小，或尽可能没有达到或没有超过开关元件SE的温度的预先给定的最大允许升高。主要注意：尤其是开关元件SE的结温的时间变化曲线没有超出结温的临界值，并且没有发生对开关元件SE的损坏。为此，例如借助操控信号AS，直接地或者间接地通过在接入负载L时限制流到负载L中的输出电流IA或相对应的电流升高diA(t)/dt，可以限制开关元件的温度在操控周期之内的升高。与接通步骤101并行地，在测量步骤102中，例如借助传感器或者测量设备TSE、A、V，由监控单元UE来测定输出电流IA和/或输出电压UA和/或开关元件SE的温度的时间变化曲线中的至少一个时间变化曲线。
基于输出电流IA和/或输出电压UA和/或开关元件SE的温度的在测量步骤102中分别所测定的时间变化曲线，那么在测定步骤103中，例如由评估单元AW来确定针对开关元件SE的接通持续时间和/或开关元件SE的关断电流以及关断持续时间的新的预先给定值，其中适配在接通持续时间和关断持续时间之间的占空比。这样，通过针对接通持续时间和/或关断电流的相对应的新的预先给定值，例如接通持续时间可以被按延长到如下程度：关断持续时间通过针对关断持续时间的新的预先给定值被减小到该程度。此外注意：至少没有达到或遵守开关元件SE在操控周期之内的预先给定的最大允许温度升高。
为此，例如可以直接地或者以取平均的形式来考虑输出电流IA和/或输出电压UA和/或开关元件SE的温度的分别测定的时间变化曲线。输出电流IA和/或输出电压UA和/或开关元件SE的温度的各个所测定的时间变化曲线的平均例如可以通过数学方式进行，例如通过求相应的算术平均值或者通过求均方根值进行，或者替选地借助滤波（例如，利用任意阶的低通或者高通滤波器）或者借助从相应的时间变化曲线中排除或者选择所测定的值来执行。
此外，与用于执行根据本发明的方法的另外的步骤并行地或尽可能地与这些另外的步骤独立地，执行测量步骤102以及测定步骤103。在预先给定检查步骤109中，那么检查：由评估单元AW是否已确定针对接通持续时间和/或关断电流以及关断持续时间的新的预先给定值。
在终止检查步骤104中检查，输出电压UA的所测定的时间变化曲线是否已达到如下值：所述值相对于电子保险装置SI的输入电压UE未超出可预先给定的差。也就是说，例如检查：输入电压UE和输出电压UA构成的差（例如，来自所测定的时间变化曲线的平均值）是否未超出可预先给定的公差值。替选地，在终止检查步骤104中，也可以检查，输出电流IA的所测定的时间变化曲线是否未超出可预先给定的最大持续电流IL。在此，例如也可以考虑来自输出电流IA的所测定的时间曲线的平均值。如果输出电压UA的时间变化曲线达到如下值，在所述值处相对于电子保险装置SI的输入电压UE未超出可预先给定的差，或者如果输出电流IA的时间变化曲线未超出可预先给定的最大持续电流IL，则根据本发明的方法在结束步骤105中终止或结束。终止检查步骤104例如可以由评估单元AW来执行。例如，可以在测量步骤102中确定输出电压UA或输出电流IA的时间变化曲线。
如果不满足在终止检查步骤104中预先给定的终止条件，则开关元件SE保持接通，直到在开关检查步骤106中查明：至少达到接通持续时间的预先给定值（例如在开关元件SE的第一开关循环中，针对开关元件SE的接通持续时间的起始值）。替选地或者附加地，在开关检查步骤106中也可以检查：是否至少达到或者超过预先给定值，或在开关元件SE的第一开关循环中，相应的在测量步骤102中当前所测定的输出电流IA是否至少达到或者超过关断电流的预先给定的起始值。例如，开关检查步骤106可以由评估单元AW来执行。
在开关检查步骤106中，替选地或者附加地可以检查：在开关元件SE的当前开关循环中或在操控信号AS的当前操控周期中，是否已达到或者超过开关元件SE的温度的预先给定的最大允许升高。接着，可以切断开关元件SE。例如基于在测量步骤102中所测定的、开关元件SE的温度的变化曲线，可以确定开关元件SE的当前温度升高；或者例如基于在测量单元102中所测定的、流到负载L中的输出电流IA的时间变化曲线，可以算出或者估计开关元件SE的当前温度升高。
此外，在开关检查步骤106中，替选地或者附加地，可以将在测量步骤102中所测定的、开关元件SE的温度的时间变化曲线与开关元件SE的可预先给定的极限温度进行比较。那么，在开关检查步骤106中检查：所测定的温度变化曲线是否至少达到或超过可预先给定的极限温度。例如，从开关元件SE的热模型中，可以导出针对开关元件SE的可预先给定的极限温度。
如果在开关检查步骤106中查明：要么已达到或超过接通持续时间的预先给定值，要么已达到或超过关断电流的预先给定值，则在关断步骤107中关断开关元件SE。附加地或者替选地，如下情况也可导致执行关断步骤107或导致切断开关元件SE：达到或者超过开关元件SE的温度在操控周期之内的预先给定的最大允许升高，和/或在开关元件SE处的温度的所测定的时间变化曲线达到可预先给定的极限温度。
那么，开关元件SE保持关断，直至至少达到或超过关断持续时间的预先给定值，或直至在第一开关循环中至少达到或超过关断持续时间的起始值。在关断检查步骤108中，检验达到预先给定的关断持续时间。如果达到预先给定的关断持续时间，则在预先给定检查步骤109中可以测定：在测定步骤103中，例如由评估单元AW，基于输出电流IA和/或输出电压UA和/或开关元件SE的温度的所测定的时间变化曲线，是否已确定针对接通持续时间和/或关断电流以及关断持续时间的新的预先给定值。
如果不曾测定新的预先给定值，则至少在开关元件SE的接下来的开关循环内或在遍历本方法中继续使用以前的预先给定值。那么，在接通步骤101中，重新接通开关元件SE，其中预先给定值和以此操控信号AS保持不变。
如果存在针对接通持续时间和/或关断电流以及关断持续时间的新的预先给定值，则在交换步骤110中通过新的预先给定值来替换以前的预先给定值，并且用于预先给定信号VS，或以前的预先给定值与新的预先给定值一起被输出。也就是说，预先给定信号VS例如由评估单元AW基于新的预先给定值来适配，并且经由操控单元被转换成针对开关元件SE的新的或经过适配的操控信号AS。那么，在接通步骤101中，利用经过适配的操控信号AS来接通开关元件SE。借此，例如开关元件SE在操控周期之内（尤其是在新的接通持续时间期间）的温度升高又可以被保持在预先给定的最大允许温度升高之下，和/或可以改变或调节通过开关元件SE的可能的电流升高diA(t)/dt，如示例性地在图3中示出的那样。
替选地，预先给定检查步骤109也可以在关断检查步骤108之前被执行。也就是说，在检查在关断检查步骤108中是否达到开关元件SE的关断持续时间的预先给定值之前，执行预先给定检查步骤109，并且必要时在存在针对开关元件SE的接通持续时间和/或关断电流以及关断持续时间的新的预先给定值时，执行交换步骤110。
那么，执行根据本发明的方法，直到在终止检查步骤104中查明满足终止条件之一，并且根据本发明的方法以结束步骤105结束，其中开关元件SE保持以按照运行的方式被接通。
在图3中，示例性地并且示意性地示出了在如下流程期间的针对开关元件SE的操控信号AS的时间变化曲线以及输出电流IA、输出电压UA和开关元件SE的温度TJ的相对应的时间变化曲线：所述流程为多次重复根据本发明的方法直至通过终止检查步骤104或结束步骤105终止或结束的流程。在此，在最上部曲线图中，示例性地示出了操控信号AS的时间变化曲线；在第一中间曲线图中，示例性地示出了输出电流IA的时间变化曲线；在第二中间曲线图中，示例性地示出了输出电压UA的时间变化曲线；并且在最下部曲线图中，示例性地示出了开关元件SE的温度TJ（尤其是所谓的结温TJ）的时间变化曲线。在此，在相应的x轴上，绘制有时间t；并且在相应的y轴上，绘制有针对开关元件SE的操控信号AS、输出电流IA和输出电压UA和开关元件SE的温度TJ的相对应的变化曲线。示例性地，由开关元件SE遍历多轮根据本发明的方法或开关循环S1至Sn，所述方法或开关循环具有预先给定的、尽可能恒定的操控周期，该操控周期包括接通持续时间ed1、...、edn和关断持续时间ad1、...、adn。开关循环或预先给定的操控周期例如可以具有为100µs直至10ms的持续时间，理想情况下具有为1ms的持续时间。
在校准步骤100中，针对该方法，基于开关元件SE的热模型来预先给定针对接通持续时间的第一预先给定值ed1、针对关断持续时间的第一预先给定值ad1和/或针对关断电流的第一预先给定值IV1，在所述第一预先给定值处，都遵守同样在校准步骤100中确定的、开关元件SE的温度在每个操控周期的最大允许升高。在接通步骤101中，在第一时刻t0，借助于操控信号AS接通开关元件，并且以此开始第一开关循环S1。为此，操控信号AS可以具有斜坡形状。在此，开关元件SE的温度升高被限制，要么直接地要么间接地经由限制通过开关元件SE的输出电流IA的电流升高diA(t)/dt来限制，如在第一中间曲线图中示例性地在输出电流IA的时间变化曲线中示出的那样。也就是说，通过开关元件SE的电流或输出电流IA与操控信号AS成比例地升高，或以通过操控信号AS来调节的方式升高。
由于通过经由开关元件SE传输的能量来给负载L的容性部分CL充电，所以也引起输出电压UA的在第二中间曲线图中示出的升高。类似于输出电流IA的升高，开关元件SE的温度TJ也升高，如在最下部曲线图中示出的那样，以及在开关元件SE中所转化的损耗能量也升高。在此注意，与最大允许温度TJ,max相比，温度TJ的升高或温度升高结果明显更小，并且遵守开关元件SE的预先给定的最大允许温度升高。
如果在第二时刻t1在第一开关循环S1的开关检查步骤106中查明，要么达到或超过针对接通持续时间的第一预先给定值ed1，要么达到或超过针对关断电流的第一预先给定值IV1，则在关断步骤107中通过操控信号AS来切断开关元件SE。也就是说，操控信号AS如在最上部曲线图中示出的那样结束，由此如在第一中间曲线图中示出的那样通过开关元件的输出电流转到值0。输出电压UA如在第二中间曲线图中示出的那样下降，因为在切断开关元件SE之后负载L的容性部分CL（例如通过负载L的阻性部分RL）又被放电。此外，如在最下部曲线图中示出的那样，开关元件SE的温度TJ也下降，因为在关断持续时间ad1期间开关元件SE在接通持续时间ed1期间形成的发热至少部分地例如向周围环境（如例如壳体）散发，并且进一步向冷却装置（例如散热器、铜面等）散发。
负载的容性部分CL的充电或输出电压UA的升高造成，在开关元件SE中转化较少的损耗能量。也就是说，针对接通持续时间的预先给定值ed1、...、edn和/或针对关断电流的预先给定值IV1、...、IVn以及针对关断持续时间的预先给定值ad1、...、adn可以针对至少一个接着的开关循环S2、...、Sn并且以此针对操控信号AS被适配。为此，考虑输出电流IA和/或输出电压UA和/或开关元件SE的温度TJ的时间变化曲线中的至少一个变化曲线。可以由评估单元AW计算新的预先给定值，使得适配（例如降低）在开关元件SE的接通持续时间和关断持续时间之间的占空比，其中继续遵守或没有达到或者超过开关元件SE的温度在操控周期之内的预先给定的最大允许升高。
在关断检查步骤108中已查明已达到或超过关断持续时间的第一预先给定值ad1之后，在第三时刻t2，通过接通步骤101在第二开关循环S2内接通开关元件SE。由于在预先给定检查步骤109中已查明，例如还不存在或已由评估单元AW计算针对ed1、...、edn和/或关断电流IV1、...、IVn以及关断持续时间ad1、...、adn的新的预先给定值，所以在第二开关循环S2内进一步使用第一预先给定值ed1、ad1、IV1。也就是说，如在最上部曲线图中示出的那样，操控信号AS在第二开关循环S2中的变化曲线对应于在第一开关循环S1中的变化曲线。从第一中间曲线图中又可看出的是，输出电流IA同样与操控信号AS成比例地升高。但是，如在第二中间曲线图中示出的那样，由于负载L的容性部分CL在第二开关循环S2中进一步充电，所以输出电压UA进一步升高。从最下部曲线图中可看出的是，开关元件SE的温度TJ也进一步升高。
如果在第四时刻t3在第二开关循环S2的开关检查步骤106中查明：要么达到或超过针对接通持续时间的第一预先给定值ed1，要么达到或超过针对关断电流的第一预先给定值IV1，则在关断步骤107中通过操控信号AS再次切断开关元件SE，直到在第五时刻t4达到关断持续时间的第一预先给定值ad1。因为例如现在在预先给定检查步骤109中已查明：存在或由评估单元AW已计算针对接通持续时间和/或关断电流以及关断持续时间的新的预先给定值ed2、IV2、ad2，所以在交换步骤110中在第三开关循环S3内采取新的预先给定值ed2、ad2、IV2。
那么，基于这些新的预先给定值ed2、ad2、IV2，产生新的预先给定信号VS，并且以此产生新的操控信号AS，如示例性地在最上部曲线图中针对第三开关循环S3示出的那样。利用新的操控信号AS，那么在接通步骤101中再次接通开关元件SE。在第六时刻t5，在达到接通持续时间的新的预先给定值ed2时，或者在达到关断电流的新的预先给定值IV2时，在关断步骤107中又关断开关元件SE，直至达到关断持续时间的新的预先给定值ad2。在此可看出的是，在第三开关循环S3中，通过新的预先给定值已将接通持续时间ed2延长到如下程度：关断持续时间ad2已被缩短到该程度，其中开关元件SE的操控周期或第三开关循环S3的持续时间保持近似相等。
遍历该方法，直至例如在开关元件SE的第n个开关循环中在时刻tn在终止检查步骤104中查明，输出电压UA的所测定的时间变化曲线已达到如下值：在所述值处，相对于电子保险装置SI的输入电压UE未超出可预先给定的差。也就是说，出现如下输出电压UA或UL：所述输出电压UA或UL近似对应于电保险装置SI的输入电压UE。替选地，在终止检查步骤104中也可以检查，输出电流IA的所测定的时间变化曲线是否达到或未超出可预先给定的最大持续电流IL。在此，出现的输出电流IA或IL对应于出现的输出电压UL除以负载的阻性部分RL。在时刻tn，给负载L的容性部分CL完全充电。如果要么输出电压UA的时间变化曲线达到如下值，在该值处相对于电子保险装置SI的输入电压UE未超出可预先给定的差，要么输出电流IA的时间变化曲线达到或未超出可预先给定的最大持续电流IL，则在结束步骤105中终止或结束根据本发明的方法，并且开关元件SE在正在进行中的运行中保持被接通。从最底部曲线图中可看出的是，在时刻tn，在开关元件SE处出现针对正在进行中的运行的近似恒定的最终温度TE。所述最终温度TE通常在最大允许温度TJ,max之下，该最大允许温度TJ,max例如可以开关元件特定地或者通过可选的附加保护设备SV的触发温度来预先给定。

Claims (15)

1.一种用于减小电子保险装置（SI）的可控开关元件（SE）在负载（L）的接入过程中的热载荷的方法，所述负载尤其是容性负载（CL），其中所述开关元件（SE）借助于具有可预先给定的操控周期的操控信号（AS）来操控，所述操控周期包括接通持续时间和关断持续时间，其特征在于，在所述接入过程期间，测定（102）附在所述负载（L）处的至少一个输出电压（UA）和/或流到所述负载中的输出电流（IA）和/或所述开关元件（SE）的温度的时间变化曲线；针对所述开关元件的所述接通持续时间和/或针对关断电流并且针对所述开关元件的所述关断持续时间，预先给定（100，110）如下预先给定值：在所述预先给定值处，遵守所述开关元件（SE）的所述温度在预先给定的操控周期之内的预先给定的最大允许升高；并且在此遍历下列步骤：
a. 接通所述开关元件（SE，101）；
b. 在至少达到所述接通持续时间或者所述关断电流的所述预先给定值时，关断（107）所述开关元件（SE）；
c. 在达到所述关断持续时间的所述预先给定值时，重新接通（108）所述开关元件（SE）；
d. 并且遍历步骤b至c，直至所述输出电压（UA）的所测定的变化曲线达到如下值：在所述值处，相对于所述电子保险装置（SI）的输入电压（UE）未超出可预先给定的差；或者直至所述输出电流（IA）的所测定的变化曲线至少未超出（104；105）可预先给定的最大持续电流（IL），其中针对所述接通持续时间和/或针对所述关断电流并且针对所述关断持续时间的所述预先给定值被保持，直至基于所述输出电压（UA）和/或所述输出电流（IA）和/或所述开关元件（SE）的所述温度的所测定的变化曲线来测定（103）新的预先给定值，使得适配在所述开关元件（SE）的接通持续时间和关断持续时间之间的占空比，使得至少继续遵守所述开关元件（SE）的所述温度在所述操控周期之内的所述预先给定的最大允许升高。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，随着所述附在所述负载（L）处的输出电压（UA）的升高和/或所述流到所述负载中的输出电流（IA）相对所述可预先给定的最大持续电流（IL）的降低，降低在接通持续时间和关断持续时间之间的所述占空比。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，为了测定接通持续时间和/或关断电流以及关断持续时间的所述新的预先给定值，对所述输出电压（UA）、所述输出电流（IA）和/或所述开关元件（SE）的所述温度的分别所测定的所述时间变化曲线取平均（103）。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，依据所述开关元件（SE）的热模型、尤其是所谓的Cauer网络或者所谓的Foster网络，确定（100）针对所述接通持续时间和/或所述关断电流以及所述关断持续时间的第一预先给定值，并且确定（100）所述开关元件（SE）的所述温度在所述操控周期之内的所述预先给定的最大允许升高。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，此外，在至少达到所述开关元件（SE）的所述温度的所述预先给定的最大允许升高时，切断（106）所述开关元件（SE）。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，此外，将所述开关元件（SE）的所述温度的所测定的所述时间变化曲线与可预先给定的极限温度进行比较；并且在至少达到所述极限温度时，切断（106）所述开关元件（SE）。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，间接地在所述开关元件（SE）的壳体处，或者在所述开关元件（SE）的直接的周围环境中，或者立刻直接地在所述开关元件（SE）中，确定（102）所述开关元件（SE）的所述温度。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，从预先给定信号（VS）中导出所述操控信号（AS），其中从所述输出电压（UA）、所述输出电流（IA）和/或所述开关元件（SE）的所述温度的所述分别所测定的所述时间变化曲线中，确定所述预先给定信号（VS）。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述预先给定信号（VS）由评估单元（AW）生成。
10.根据权利要求9至10中任一项所述的方法，其特征在于，由操控单元（AE），从所述预先给定信号（VS）中产生所述操控信号（AS）。
11.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，斜坡形的信号被用作为操控信号（AS）。
12.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为了测定至少所述附在所述负载处的输出电压（UA）和/或所述流到所述负载中的输出电流（IA）和/或所述开关元件（SE）的所述温度的所述时间变化曲线，设置有监控单元（UE）。
13.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，附加地与所述开关元件（SE）串联地安置阻抗（Rp）。
14.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，作为开关元件（SE），使用晶体管、尤其是所谓的MOS-FET。
15.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述开关元件（SE）至少与所述监控单元（UE）和所述操控单元（AE）共同地被实施为所谓的集成器件。
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