DD230738A3 - Schaltungsanordnung fuer ein halbgesteuertes elektronisches zweigpaar - Google Patents

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DD230738A3
DD230738A3 DD84261014A DD26101484A DD230738A3 DD 230738 A3 DD230738 A3 DD 230738A3 DD 84261014 A DD84261014 A DD 84261014A DD 26101484 A DD26101484 A DD 26101484A DD 230738 A3 DD230738 A3 DD 230738A3
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Abstract

Fuer halbgesteuerte elektronische Zweigpaare wird eine Schaltung angegeben, die eine Kommutierung induktivitaetsbehafteter (stromeinpraegender Stroeme bei einer vorgegebenen Pulsfrequenz an zwei verschiedene Potentiale, mit dem Ziel den Strom- und Spannungsverlauf in beispielsweise Gleichstrompulsstellern, Zwischenkreisumrichtern und Direktumrichtern zu steuern, ermoeglich. Dabei werden die waehrend des Umschaltvorganges in den elektronischen Zweigpaaren bislang entstehenden Energien auf ein solches Niveau herabgesetzt, dass Entlastungsschaltungen minimiert werden oder wegfallen koennen. Die fuer die Entstehung der Verlustenergien verantwortlichen prinzipbedingten und/oder parasitaeren Induktivitaeten aus dem Gleichspannungskreis in dem ein solches Zweigpaar angeordnet ist, werden durch einen Parallelkondensator Cp abgeblockt, der dem Zweigpaar ZP direkt und induktivitaetsarm parallelgeschaltet ist. Fig. 1

Description

Titel der Erfindung
Schaltungsanordnung für ein halbgesteuertes elektronisches Zweigpaar
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist zur Kommutierung induktivitätsbehafteter (stromeinprägender) Ströme vorgesehen. Die Kommutierung kann bei einer vorgebbaren Pulsfrequenz an zwei verschiedene Potentiale mit dem Ziel, Strom- und Spannungsverlauf zu steuern, erfolgen. Die erfindungsgemäßen halbgesteuerten elektronischen Zweigpaare sind vorzugsweise in Gleichstrompulsstellern, Zwischenkreisumrientern, aber auch in Direktumrichtern, einsetzbar.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Im Schalterbetrieb arbeitende selbstausschaltende Halbleiterzellen, wie z.B. bipolare Transistoren, Unipolartransistoren und GTO-Thyristoren, welche auch als Einwegschalter bezeichnet werden, da ihr Hauptstromfluß betriebsmäßig auf eine Richtung beschränkt ist, sind soweit wie möglich von dynamischen Verlusten zu entlasten, damit die relativ empfindlichen und in ihrer Herstellung teuren selbstausschal-
tenden Halbleiterzellen maximal durch den Laststrom (verbunden mit statischen Verlusten) ausgelastet v/erden können·
Solche nicht ideal schaltenden Einwegschalter, denen zum Abfließen des beim·Ausschalten des.Einwegschalters durch den induktiven Lastanteil induzierten Stromes ein Freilaufventil antiparallelgeschaltet ist, sind von den prinzipbedingten Verlustenergien zu entlasten, die während des Umsehaltvorganges, in der Zeitspanne bis das Freilaufventil den Strom übernehmen kann, dadurch entstehen, daß der Strom auf Grund stets vorhandener parasitärer Serieninduktivitäten bei Abschaltung des Einwegschalters durch diesen nicht schlagartig sondern in einer endlichen Zeitspanne zurückgeht, die Spannung zwischen den Hauptelektroden aber schnell ansteigt. Dazu sind Entlastungsnetzwerke bekannt, die über dem Einwegsehalter angeordnet werden und die ab einer bestimmten Spannungserhöhung den Ausgangsstrom übernehmen. Solche als RC-Glieder, RGD-Glieder oder als LD-RCD-Glieder allgemein bekannten Entlastungsnetswerke haben aber den Nachteil, daß sie die zugeführte Energie wieder in ohmsche Verluste umsetzen. Bei rascher Umschalthäufigkeit des Einwegschalters treten damit hohe Belastungen für den ohmschen Widerstand auf. Generell verursachen diese Entlastungsschaltungen bis auf wenige Ausnahmen (in Schaltnetzteilen) eine Wirkungsgradverschlechterung für den Stromrichter.
Es sind auch bereits Lösungen bekannt geworden, die Abschaltentlastungsnetzwerke beinhalten, welche ohne prinzipbedingte Verluste arbeiten (DE-PS 26 39 589). Diese verlustfreien Entlastungsschaltungen erfordern einen erheblichen Schaltungsaufwand an Bauelementen und führen zur Einschränkung der Anwendungsmöglich- „;, keiten (Pulsfrequenz, Sicherheitszeiten, aktiver
Schutz) sowie zur geringeren Auslastung der Halbleiter durch die Lastströme, wegen zusätzlicher Umschwingströine aus der Entlastungsschaltung. Außerdem verschlechtern diese Entlastungsschaltungen, da sie größtenteils eine Vielzahl elektronischer Bauelemente enthalten, die Gesamtzuverlässigkeit des Stromrichters erheblich.
Die bekannten BeSchaltungsnetzwerke haben weitere Hachteile, wenn zwei aus einer Reihenschaltung von Einwegschalter und Freilaufdiode bestehenden Zweigpaare zu einer Antiparallelschaltung zusammengefügt werden, um z.B. Wechselrichterschaltungen aufzubauen. Aus diesem Grunde wurde in der DE-OS 31 20 469 ein aus Einwegschalter und Freilaufventil bestehendes zwischen den Polen einer Gleichspannungsquelle liegendes Eweigpaar vorgeschlagen, daß eine Einschaltentlastungsdrossel, einen "Abschaltentlastungskondensator und einen unipolar betriebenen Speicherkondensator als dritten Energiespeicher, der die Energie der beiden anderen Blindelemente zeitweise zwischenspeichert, enthält. Neben einem zweiten Freilaufventil wird pro Zweigpaar zusätzlich noch eine Abschaltentlastungsdiode und eine Sperrdiode benötigt. Bei einer Antiparallelschaltung zwei solcher Zweigpaare, wovon eins für einen positiven Laststrom und eins für einen negativen Laststrom ausgelegt sein muß, besteht die Möglichkeit, den Laststrom in beiden Richtungen zu führen. Allerdings müssen dazu die Zweigpaare mittels Dioden und/oder Induktivitäten noch entkoppelt werden» Eine solche Antiparallelschaltung von Zweigpaaren kann zwar noch vereinfacht werden, wie es in der DE-OS 32 15 589 vorgeschlagen wird, aber auch wenn einzelne Bauelemente für beide Zweigpaare gemeinsam genutzt werden, ist der Aufwand immer noch erheblich.
Es ist ferner zu berücksichtigen, dai3 die bisher be-
kannten Entlastungsschaltungen, mit der Erschließung neuer Strom- und Spannungsbereiche ("bis 250 A und 1000 V) für selbstausschaltende Halbleiterzellen, immer aufwendiger und verlustbehafteter werden, da die dynamischen Verluste proportional mit Strom und Spannung steigen· Der Einsatz verlustbehafteter als auch verlustfreier Entlastungs.schaltungen läßt in diesem Strombereich keine technisch-ökonomisch sinnvollen Lösungen mehr zu.
Ziel der Erfindung
Die Erfindung hat das Ziel, eine Schaltungsanordnung für im Schalterbetrieb auf der Grundlage selbstausschaltender Halbleiterzellen arbeitende halbgesteuerte elektronische Zweigpaare zu schaffen, die auch bei härtesten Belastungsbedingungen, wie sie z.B. in der Antriebstechnik zu finden sind,, mit geringem Beschaltungsaufwand "bzw.- beschaltungsfreiem Aufbau eine wirkungsgradoptimale Kommutierung induktivitätsbehafteter (stromeinprägender) Ströme" ermöglicht.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, die während des ümschaltvorganges der selbstausschaltenden Halbleiterzelle eines halbgesteuerten elektronischen Zweigpaares entstehenden Energien, die bislang in verlustbehafteten ..bzw. verlustfreien .Entlastungsschaltungen abgeführt wurden, auf ein solches halbleiter- und gerätetechnologisches Niveau herabzusetzen, daß die Entlastungsschaltungen minimiert bzw, ganz weggelassen werden
Ώ Ο 3 O
können und damit auch universell einsetzbare modulartige selbstausschaltende leistungselektronische Halbleiterbauelemente-Kühlkörper-Anordnungen realisierbar v/erden, deren interne Überspannungen an den Halbleiterzellen unabhängig von den Belastungsbedingungen klein bleiben und die durch die Ansteuerschaltung aktiv vor Überströmen geschützt werden.
Merkmale der Erfindung
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Abblockung der prinzipbedingten und/oder parasitären Induktivitäten aus dem Gleichspannungskreis in dem das Zweigpaar liegt, der Reihenschaltung aus Einwegschalter und Freilaufventil ein Kondensator parallelgeschaltet ist, und daß die Parallelschaltung induktivitätsarm erfolgt, indem die Anschlüsse des Kondensators direkt an die Elektroden der Elemente der Reihenschaltung geführt sind, die mit der Gleichspannungsquelle in Verbindung stehen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist .zur Verringerung von Überspannungen am Einwegschalter beim Ausschalten des Einwegschalters dem Freilaufventil eine einsehaltsehneHe Diode direkt parallelgeschaltet· Eine noch günstigere Funktionsweise ergibt sich, wenn zur Verringerung von Überspannungen am. Einwegschalter beim Ausschalten des Einwegschalters dem Freilaufventil die Kollektor-lmitter-Strecke eines Transistors so parallelgeschaltet wird, daß der Kollektor des Transistors mit der Katode des freilaufventils uud der Emitter des Transistors mit der Anode des Freilaufventils verbunden ist»
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann als ein- und ausschaltbarer elektronischer Einwegschalter ein bipolarer Transistor, ein Unipolartransistor, aber auch ein GTO-Thyristor eingesetzt werden.
Bei einer Parallelschaltung eines positiven Ausgangsstrom führenden Zweigpaares mit einem negativen Ausgangsstrom führenden Zweigpaar kann der Parallelkondensator beiden Zweigpaaren gemeinsam zugeordnet sein·
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den Zeichnungen zeigen:
Pig. 1: ein erfindungsgemäßes halbgesteuertes Zweigpaar für positiven Aus gangs strom;,
Fig. 2: ein erfindungsgemäßes halbgesteuertes Zweigpaar für negativen Ausgangsstrom;
Pig. 3: den Strom-Spannungs-Zeitverlauf an einem halbgesteuerten Zweigpaar mit Parallelkondensator unter Berücksichtigung parasitärer Leitungsinduktivitäten;
Pig. 4: einen Gleichstrompulssteller mit einem erfindungsgemäßen Zweigpaar;
Pig. 5: einen Zwischenkreisumrichter mit erfindungsgemäßen Zweigpaaren;
Pig. 6: induktivitätsarme Bauelemente-Kühlkörperanordnungen des- erfindungsgemäßen Zweigpaares für positiven Ausgangsstrom.
Die Erfindung geht davon aus, daß die parasitären (in den Schaltungen meist nicht eingezeichneten) Leitungsinduktivitäten aus dem Gleichspannungskreis, in dem ein solches Zweigpaar liegt, soweit reduziert werden müssen, daß die dynamischen Verluste auf ein solches Maß absinken, daß Sntlastungsschaltungen weggelassen bzw. minimiert werden können. Dabei ist zu beachten,
daß schon auf jedem Stück Leitung, auf denen die Ströme bei den derzeit erreichten Stromänderungsgeschwindigkeiten, (im /us-Bereich) ein- und ausgeschaltet werden, während des Kommutierungsvorganges internet Überspannungen entstehen·
Pig· 1 zeigt ein aus der Reihenschaltung eines ein- und ausschalfbaren Einwegschalters T und einem ungesteuerten Freilaufventil D1 bestehendes Zweigpaar ZP+· Als Einwegschalter T ist eine selbstausschal.tende Halbleiterzelle, im Ausführungsbeispiel ein Bipolartransistor, vorgesehen« Es ist aber auch möglich dafür einen Unipolartransistor oder einen abschaltbaren GTO-Thyristor einzusetzen· Das Preilaufventil D1 ist eine nichtselbstausschaltende Halbleiterzelle, beispielsweise eine Diode, die in ihrem Schaltzustand "leitend" oder "sperrend" vom Einwegschalter T geführt wird. In der dargestellten Polung ist dieses Zweigpaar bei, eingeschaltetem Einwegschalter T geeignet, positiven Aus- gangsstrom (i > 0) am Lastanschlußpunkt L zu führen· Erfindungsgemäß ist der Reihenanordnung von Einwegschalter T und Freilaufventil D1 ein Kondensator C parallelgeschaltet, dessen Anschlüsse direkt an den Elektroden E1, E2 des Zweigpaares ZP+ angeordnet sind· Dadurch werden die parasitären Leitungsinduktivitäten (L<£ in Pig. 4 und 5) des Gleich Spannungskreises, an dem das Zweigpaar ZP+ liegt, überbrückt bzw« abgeblockt.
Die grundsätzlich gleiche Punktionsweise eines Zweigpaares ergibt sich, wenn die Polarität der Gleichspannungsquelle U^, die Polarität des Einwegschalters T und die Polarität des Freilaufventile D1 vertauscht wird· Damit entsteht ein Zweigpaar ZP-, das geeignet ist, negativen Ausgangsstrom (i < 0) zu führen (Pig· 2). In einer Parallelschaltung eignen sich die beiden positiven bzw. negativen Ausgangs-
strom führenden Zweigpaare ZP+, ZP- zur Steuerung eines Wechselstromes (i ^- 0).
a ^
Bei einer solchen Parallelschaltung eines positiven Ausgangsstrom führenden Zweigpaares ZP+ mit einem negativen Ausgangsstrom führenden Zweigpaar ZP- kann beiden Zweigpaaren ZP+, ZP- ein Parallelkondensator C gemeinsam zugeordnet sein* Der Kondensator C ist so· eingesetzt, daß bei den Umschaltungen (Kommutierungen) des Laststromes vom Sinwegschalter T auf das Freilaufventil D1 und umgekehrt, die induktiven Komponenten des Eingangsstromes i. bzw. des Ausgangsströmes i über den Kondensator CL fließen.
a ρ
Bei der Kommutierung des Stromes in einem solchen Zweigpaar ZP ergeben sich unter Berücksichtigung der parasitären Leitungsinduktivitäten die in den Diagrammen der Pig. 3 aufgezeigten Strom-Spannungs-Zeitverläufe. Der KommutierungsVorgang von der Diode D1 auf den Transistor T des Zweigpaares wird über den Steueranschluß St des Transistors T mittels des Steuerstromes ig. Pig. 3b gesteuert. Uach Ablauf der Einschaltverzögerungszeit t-, beginnt der Transistor T den Strom zu übernehmen (Kollektorstrom i„ in Pig.3a). Da sich der Stromfluß i-, von der Gleichspannungsquelle über den Transistor T aufgrund der Leitungsinduktivität nur langsam aufbaut (Pig. 3d), muß der Kondensator C den Ausgangsstrom i für diese kurze Zeit bep a
reitstellen, bis sich der Strom i- aus dem Gleichspannungskreis aufgebaut hat. Gleichzeitig hat der Kondensator C bei der Kommutierung des Ausgangsstromes i_ ρ .. a
von der Diode D1 auf den Transistor T die Aufgabe, Blindstrom zum Sperren der Diode D1 bereitzustellen. Dadurch kann der Transistor T in der Sperrverzugszeit der Diode D1 im aktiven Bereich (hohe Verlustleistung im Transistor) betrieben werden,. Der Abreißvorgang des TSE-Stromes der Diode D1 erzeugt im aktiv betrie-
benen Transistor T, da nur noch minimale parasitäre Leitungsinduktivitäten vorhanden sind, auch nur noch minimale Überspannungen. Damit kann eine Einschaltentlastung für den Transistor T entfallene Der zeitweilig vom Kondensator C bereitausteilende Ausgangsstrom i und der Ausschaltstroia i^ für die Diode D1 addieren sich zum Kondensatorstrom iCp» wovon der sich aufbauende Strom i-, aus dem Gleichspannungskreis abzuziehen ist (Fig. 3d)·
In der Fig. 3c bezeichnet die Linie 1 während des Einschalt Vorganges in der Stromanstiegs- bzw. Spannungsabfallzeit tr den markanten Punkt, an dem die Spannung am Lastanschlußpunkt L von der Diode D1 auf den Transistor T umschaltet·
Wenn der Transistor T den Ausgangsstrom i wieder ab-
geben soll, was durch die Umkehrung des Steuerstromes iSi. erfolgt (Fig. 3t, Linie 2), fließt für die Speicherzeit t_ des Transistors T der Strom In im Kollektor des Transistors T noch bis zu Beginn der Fallzeit tf weiter. Gleichzeitig steigt die Kollektor-Emitter-Spannung U^j, prinzipbedingt weiter.an, denn erst wenn die Kollektor-Emitter-Spannung U„„ die Spannung des Gleichspannungskreises U, erreicht hat, kann die Diode D1 leitend v/erden und den Ausgangsstrom i während der Fallzeit tf übernehmen. Der Strom i, von der Gleichspannungsquelle U^ wird für kurze Zeit weiter von den Leitungsinduktivitäten angetrieben. Diesen Strom übernimmt der Kondensator C , wodurch die Kondensatorspannung Uq etwas zunimmt (Fig. 3d).
Die induktivitätsarme Anordnung des Kondensators C
ermöglicht somit die schnelle Kommutierung des Laststromes i vom Transistor T auf die Diode D1 und zua
rück, wobei interne Überspannungen am Transistor T, resultierend aus dem nichtidealen Schaltverhalten der Diode D1 und schnellen Stromänderungen an internen
Induktivitäten klein bleiben und Entlastungsschaltungen minimiert bzw, v/eggelassen werden können· In spannungseinprägenden Gleichstrompulsstellern und spannungseinprägenden Zwischenkreisumrichter]! (Pig· 4 bzw, 5) unter der Voraussetzung L^» Lc? ) reduziert der Kondensator C als Stützkondensator die den Kommutie-
P rungsvorgang des Ausgangsstromes i beeinflussenden
el
parasitären Leitungsinduktivitäten auf jenes konstruktiv-technologisch bedingte Minimum, das durch den Bauelementehersteller vorgegeben wird. Der Kondensator C stellt für den Koinmutierungsvorgang des Ausgangsstromes i von der nichtselbstausschaltenden Halbleiterzelle D1 auf die selbstausschaltende Halbleiterzelle T den Kommutierungsblindstrom bereit· Damit wird unabhängig vom Geräteaufbau ein eindeutig definierter Kommutierungskreis realisiert,. der wiederum, einen definierten Koinmutierungsvorgang gegebenenfalls unter Ausnutzung des aktiven Arbeitsbereichs (mittels Formung des Steuerstromes bzw. -spannung) der selbstausschaltenden Halbleiterzelle ermöglicht· Dies gilt für den unterschiedlichsten Einsatz der Zweigpaare ZP in Stromrichtergeräten und unabhängig vom Betrag des abzukoinmutierenden Ausgangsstromes i .
Der Einsatz des Kondensators C ist Voraussetzung für die Realisierung stromeinprägender Gleichstrompulssteller und stromeinprägender Zwischenkreisumrichter (Pig·5 bzw. 6 unter der Voraussetzung C-, = 0) mit selbstausschaltenden Halbleiterzellen. Er dient dabei der Spannungsbegrenzung der Zwischenkreisspannung U, und stellt nach jedem Schaltvorgang im stromeinprägenden Pulssteller bzw. Wechselrichter die erforderlichen Ausgleichsblindströme bereit.
lieben der Begrenzung interner Überspannungen des Zweigpaares, der Begrenzung der Zwischenkreisspannung eignet sich der parallele Kondensator C im Zusammenwirken mit
der Diode D1 auch generell zur Begrenzung esterner Überspannungen.
Die technische Realisierung eines Kondensators als Parallelkondensator C für das erfindungsgeinäße Zweigpaar ist Stand der Technik. Bs wird ein induktiv!tätsarmer und bis zu hohen Frequenzen verlustarmer Metall-Papier- oder Metall-Polyprobylenfolie-Kondensator mit schmalem stirnkontaktierten Wickel eingesetzt. Besonders vorteilhaft ist es, der in ihrem Bin- und Ausschaltverhalten optimierten und^ an den Transistor T angepaßten Diode D1 eine zweite Diode D2 parallelzuschalten (Fig. 1 und 2). Der Einsatz zweier Halbleiterzellen D1 und D2 nichtselbstausschaltender Art als Freilaufventil gestattet eine getrennte halbleitertechnologische Optimierung,—angepaßt an die selbstausschaltende Halbleiterzelle. Während D1 optimal an das Binschaltverhalten der selbstausschaltenden Halbleiterzelle angepaßt wird (Kommutierungsblindstrom, kapazitive Ströme), bestimmt D2 wesentlich das Ausschaltverhalten der selbstabschaltenden Halbleiterzelle (Spannungsüberhöhung, Laststromkommutierungsverlauf). Die Diode D2 muß dabei im Vergleich zur Diode D1 einschaltflinker sein, um den von T auf D1 zu kommutierenden Laststrom io für eine bestimmte Zeit zu übernehmen und
el
nur eine kleine dynamische Flußspannung zuzulassen, die"wiederum verhindert, daß die selbstausschaltende" Halbleiterzelle mit unzulässigen Spannungen, die wesentlich größer als die Zwischenkreisspannung U-, sind, zu beanspruchen. Dadurch, daß aber die statische Flußspannung von D2 höher festgelegt wird als die von D1, wird erreicht, daß der Laststrom i nach einer be-
el
stimmten Zeit selbständig von D2 auf D1 kommutiert. Bei einer Parallelschaltung eines positiven Ausgangsstrom führenden Zweigpaares. Z?+ mit einem Zweigpaar ZP-, das negativen Ausgangsstrom führt, kann, so-
fern der ein- und ausschalfbare elektronische Einwegschalter T jeweils ein Transistor ist, der Transistor des Zweigpaares ZP- mit negativem Ausgangsstrom in dem Zweigpaar ZP+ mit positivem Ausgangsstrom gleichzeitig die Punktion der dem Freilaufventil D1 parallelzuschaltenden Diode D2 übernehmen bzw. der Transistor des Zweigpaares ZP+ die Punktion der Diode D2 im Zweigpaar ZP-. Bei Sperrspannungsänderungen an den Dioden D1 und D2, wie sie während der Schaltvorgänge auftreten, treten auch gleichzeitig kapazitive Verschiebeströme in den Dioden auf. Im Gegensatz zur pn-Struktur können npn- und pnp-Strukturen kapzitive-Verschiebe ströme im Halbleiter bei Sperrspannungsänderungen dU^/dt verstärken. Deshalb können mit Einsatz eines Transistors anstelle der Diode D2 die Verschiebeströme vorteilhaft verstärkt werden. Bei einer Sperrspannungsänderung an der pnp-Struktur dUg/dt <" 0 kann der kapazitive Strom i^g sov/eit verstärkt -werden, daß er die Größenordnung des Laststromes i erreicht. Der
et
Strom durch die genannte pnp-Struktur verringert den Strom durchi die selbstausschaltende Halbleiterzelle T (wobei der Laststrom annähernd konstant bleibt)'während der ansteigenden Spannung U~v im Ausschaltvorgang
Sie bewirkt eine wesentliche Entlastung der selbstausschaltenden Halbleiterzelle T durch eine wesentliche Verringerung der Ausschaltverlustarbeit in der Ausschaltzeit t ~,>, eine schnellere Wiederkehr der Sperrspannung Uq-P verbunden mit einer Verkürzung der Ausschaltzeit t -- und erhöht die Sicherheit beim Einsatz von Transistoren gegen den 1. (Spannung) „und den 2. Durchbruch (momentane Verlustarbeit)
Bei einer Sperrspannungsänderung an der pnp-Struktur dU^/at > 0 (inverser Betrieb) wird der kapazitive Strßoin i-Q2 nicht verstärkt, so daß keine Belastung für die selbstausschaltende Hälbleiterzelle T im Einschal tvorgang entsteht. Neben dem Koinmutierungsblind.-
-.13 -
strom zum Ausschalten von D1 entstehen keine weiteren Belastungen während der Einschaltzeit t für die Halbleiterzelle T. ,
Da die in den Kondensatorleitungen gespeicherten Energien in der seit)stausschaltenden Halbleiterzeile T in sehr, kurzer Zeit (t bzw. t^ in Fig. 3) in Wärme umgesetzt werden, hat bei einem beschaltungsfreien Zweigpaar ein induktivitätsarmer Aufbau entscheidenden Einfluß auf die elektrische Funktion.
Der geometrische (räumliche) Aufbau der erforderlichen Verbindungen bestimmt beim erfindungsgemäßen Zweigpaar deren parasitären Induktivitäten. Die Fig. 6 zeigt einige mögliche Beispiele solcher induktivitätsarmen Bauelemente-Kühlkörper-Anordnungen für positiven Ausgangsstrom führende Z?/eigpaare ZP+, die die Basis für den beschaltungsfreien Betrieb darstellen. Gleich- . zeitig .ermöglichen die gezeigten Bauelemente-Kühlkörper-Anordnungen den v/irksamsten Einsatz von verlustbehafteten oder verlustfreien Entlastungsschaltungen, die u.U. auf Grund bauelemente-spesifischer Probleme erforderlich sind, wenn diese wieder selbst geometrisch vorteilhaft realisiert werden.

Claims (5)

  1. -H-
    Erfindungsanspruch
    1. Schaltungsanordnung für ein halbgesteuertes elektronisches Zweigpaar, bestehend aus einer Reihenschaltung eines mindestens einen Steueranschluß aufweisenden ein- und ausschaltbaren elektronischen Einwegschalters und einem ungesteuerten Freilaufventil, wobei das Zweigpaar so zwischen den Polen einer Gleichspannungsquelle liegt, daß der Sinwegschalter in Durchlaßrichtung zur Gleichspannungsquelle und das !Freilaufventil in Sperrichtung zur Gleichspannungsquelle gepol't ist und der gemeinsame Punkt der Reihenschaltung von Einwegschalter und Freilaufventil den Anschlußpunkt für die Last bildet, ,gekennzeichnet dadurch, daß, zur Abblokkung prinzipbedingter und/oder parasitärer Induktivitäten aus dem Gleichspannungskreis in dem das Zweigpaar (ZP) liegt, der Reihenschaltung aus Sinwegsehalter (T) und Freilaufventil (D1) ein Kondensator (Gp) parallelgeschaltet ist, und daß die Parallelschaltung induktiv!tatsann erfolgt, indem die Anschlüsse des Kondensators (Cp) direkt an die Elektroden (Ξ1; Ξ2) der Elemente der Reihenschaltung (Tj D1) geführt sind, die mit der Gleichspannungsquelle (Ud) in Verbindung stehen*
  2. 2. Schaltungsanordnung für ein halbgesteuertes elektronisches Zweigpaar nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur Verringerung von Überspannungen am Einwegschalter (T) beim Ausschalten des Einwegschalters (T) dem Freilaufventil (D1) eine einschaltschnelle Diode (D2) direkt parallelgeschaltet ist.
  3. 3. Schaltungsanordnung für ein halbgesteuertes elektronisches Zweigpaar nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur Verringerung von Überspannungen am Einwegschalter (T) beim Ausschalten des Einwegschalters (T) dem Freilaufventil (D1) die Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors so parallelgeschaltet wird, daß der Kollektor des Transistors mit der Katode des Freilaufventils (D1) und der Emitter des Transistors mit der Anode des Freilaufventils (D1) verbunden ist.
  4. 4. Schaltungsanordnung für ein halbgesteuertes elektronisches Zweigpaar nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß der ein- und ausschaltbare elektronische Einwegschalter (T) ein bipolarer Transistor, ein Unipolartransistor oder ein GTO-Thyristor sein kann.
  5. 5. Schaltungsanordnung für ein halbgesteuertes elektronisches Zweigpaar nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß der Parallelkondensator (C ) bei einer Parallelschaltung von einem positiven Ausgangsstrom führenden Zweigpaar (ZP+) mit einem negativen Ausgan -^sstrom führenden Zweigpaar (ZP-). beiden Zweigpaaren (ZP+; ZP-) gemeinsam zugeordnet ist.
    - Hierzu 5 Blatt Zeichnungen -
DD84261014A 1984-03-19 1984-03-19 Schaltungsanordnung fuer ein halbgesteuertes elektronisches zweigpaar DD230738A3 (de)

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