DE102005037985B3

DE102005037985B3 - Verfahren und Vorrichtung zum störarmen Schalten elektronischer Schaltungsanordnungen

Info

Publication number: DE102005037985B3
Application number: DE200510037985
Authority: DE
Inventors: Holger Jung; Mario Reichel; Siegfried Ritz; Lutz Göhler
Original assignee: DMOS GmbH
Current assignee: TRIMOS GMBH, 01099 DRESDEN, DE
Priority date: 2005-08-05
Filing date: 2005-08-05
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2025-08-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum störarmen Schalten elektronischer Schaltungsanordnungen mit Halbleiterschaltern. DOLLAR A Es soll eine Verminderung und eine Einstellung von auftretenden hoch frequenten elektromagnetischen Störungen auf einen vorgegebenen geringen Pegel gewährleistet werden. DOLLAR A Die Lösung weist folgende Schritte auf: DOLLAR A - Erfassung von Störsignalen V=f(t) und/oder I=f(t) mittels einer Messeinheit (10) innerhalb der Schaltungsanordnung, DOLLAR A - Leitung der Störsignale V=f(t), I=f(t) an eine Auswerteeinheit (12) und frequenzselektive Erfassung der Störsignale V=f(t), I=f(t) und Bereitstellung von Störsignalpegeln V(omega), DOLLAR A - Vergleich der Störsignalpegel V(omegan) bei n=1,2,3... mit vorgegebenen Grenzpegeln Gn(omega) in vorgegebenen Frequenzbereichen mittels einer Vergleichseinheit (13), DOLLAR A - Übermittlung des Vergleichsergebnisses an eine Bewertungseinheit (14) zu dort vorhandenen, programmtechnischen Mitteln, die Parametersätze in Form von Registerinhalten für die Ansteuerschaltungen (1-x,2-x) erzeugen, DOLLAR A wobei die Parameter in einer geschlossenen Regelschleife aus der Messung der Störungen und dem Vergleich der hoch frequenten Störsignalpegel V(omegan) mit vorgegebenen Grenzpegeln Gn(omega) ermittelt werden und dadurch die elektronische Schaltungsanordnung mit den jeweils aktuellen Betriebsbedingungen iterativ in einen störarmen Zustand überführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum störarmen Schalten elektronischer Schaltungsanordnungen mit Halbleiterschaltern, die den elektrischen Stromfluss eines Verbrauchers innerhalb der elektronischen Schaltungsanordnung schalten und jeweils mit einer Schaltteile und steuerbare Schalteinheiten aufweisenden Ansteuerschaltung in Verbindung stehen, die mit einer Hauptsteuerschaltung verbunden ist.

Eine Wechselstrom-Steuerschaltungsanordnung zum Betreiben einer Last ist in der Druckschrift WO 00/79683 beschrieben, wobei die Last in der Diagonale einer Brückenschaltung angeordnet ist, die in einem ersten Brückenzweig einen ersten und einen zweiten Schalter und in einem zweiten Brückenzweig einen dritten und vierten Schalter aufweist und eine Ansteuerschaltung enthält, die an die Schalter jeweils Schaltsignale abgibt. Die Schalter sind Transistoren, Die Ansteuerschaltung erzeugt die für das Betreiben der Last erforderlichen Schaltsignale für die Schalter und schaltet im unmittelbaren zeitlichen Wechsel den ersten Schalter des ersten Brückenzweiges und den vierten Schalter des zweiten Brückenzweiges und anschließend den zweiten Schalter des ersten Brückenzweiges und den dritten Schalter des zweiten Brückenzweiges derart ein, dass zur Bestromung der Last mit einer ersten Polarität die Einschaltdauern der Schaltsignale des ersten und des vierten Schalters kürzer sind als die Einschaltdauern der Schaltsignale des zweiten und dritten Schalters und dass zur Bestromung der Last mit der zur ersten Polarität entgegengesetzten Polarität die Einschaltdauern der Schaltsignale des zweiten und dritten Schalters kürzer sind als die Einschaltdauern der Schaltsignale des ersten und vierten Schalters. Dadurch sollen in den zur Brückenschaltung führenden Stromversorgungsleitungen symmetrische Spannungssprünge auftreten, so dass eine weitgehende Minimierung des Einflusses der elektromagnetischen Strahlung erfolgen soll.

Ein Problem besteht darin, dass die Art der Bestromung der Last die Strompegeländerungen in den Zuführungslei tungen zwar verringern kann, nicht aber die Störungen, welche durch die Schaltflanken selbst vorrangig im hochfrequenten Spektralbereich erzeugt werden, herabgesetzt werden können.

Eine weitere Steuerschaltung für die Schalter einer H-Brücke ist in der Druckschrift US 6,147,545 beschrieben, in der Stromspitzen während des Schaltens verhindert werden sollen.

Den Ansteuerschaltungen für die Schalter in der H-Brücke ist eine Spannungsmesseinrichtung zugeordnet, auf die die an der Last vorhandenen Knotenspannungswerte geführt sind, Die Spannungsmesseinrichtung enthält im Wesentlichen Komparatoren, in denen die momentane Knotenspannung mit vorgegebenen Vergleichsspannungswerten in den Komparatoren verglichen werden und deren finales Ausgangssignal einem Steuerschaltkreis in Form eines RS-Flip-Flops zugeführt wird. Der RS-Flip-Flop ist eingangsseitig mit einem Eingangs-Rückstellkreis und ausgangsseitig mit einer Auslöseschaltung verbunden.

Der jeweils einzuschaltende Schalter in der H-Brücke wird durch eine dem Rückstellkreis vorgeschaltete, übergeordnete Steuerschaltung vorbestimmt. In der Auslöseschaltung werden die Signale zur Ein-/Ausschaltung der Schalter und das Signal aus dem Flip-Flop zum Einschalten des vorgesehenen Schalters in der H-Brücke und zur Unterdrückung von Durchbruchsstromspitzen miteinander verbunden.

Eine entscheidende Phase besteht darin sicherzustellen, dass alle H-Brücken-Schalter abgeschaltet sind, bevor die Auslöseschaltung den vorgesehenen Schalter der H-Brückenschaltung einschaltet.

Ein Problem besteht darin, dass das Betriebsverfahren zwar die Querströme und die damit verbundenen Störungen vermeidet, nicht aber die durch die Schaltflanken selbst erzeugten Störungen herabsetzen kann.

Es sind ein Verfahren und eine Steuerschaltung zur Gleichstrom-Steuerung für induktivitätsbehaftete Verbraucher in Form von Laststromkreisen in der Druckschrift DE 44 13 546 A1 bzw. EP 0 756 782 B1 beschrieben. Die Gleichstrom-Steuerschaltung dient zum Ein- und Ausschalten des Stromflusses durch Ansteuern eines Halbleiterschalters. Der Halbleiterschalter ist in Reihe zu wenigstens einem Verbraucher des Laststromkreises angeordnet, ein Freilauf-Halbleiterbauteil ist parallel zum Verbraucher geschaltet, Ein zum Ein- und Ausschalten ausgelöster Ein- bzw. Ausschaltsteuerstrom wird von einem höheren Ausgangswert aus so verkleinert, dass der Halbleiterschalter erst dann vollständig leitet bzw. sperrt, wenn das Freilauf-Halbleiterbauteil umgeschaltet hat. Eine in Abhängigkeit von der Spannung am Freilauf-Halbleiterbauteil oder einem in Abhängigkeit davon stehenden Parameter steuerbare Einschaltstromquelle und Ausschaltstromquelle zur kontinuierlichen Verringerung des jeweiligen Betrags des Steuerstroms bis zu einem Minimalwert ist so ausgebildet, dass der Minimalwert im Wesentlichen bei einem Spannungswert von Null Volt der sich verringernden Spannung am Freilauf-Halbleiterbauteil erreicht wird. Hierdurch soll bei sehr schnellen Umschaltvorgängen des Halbleiterschalters eine minimale Verlustleistung und eine minimale Störleistung erreicht werden.

Ein Problem besteht darin, dass in der Anordnung Gleichstromlasten geschaltet und elektromagnetisch optimiert werden können. Das Zurücknehmen des Steuerstromes erfolgt auch hier durch die Spannung an der Freilaufdiode und damit für eine vollständige Optimierung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) zu spät.

Eine Gleichstrom-Steuerschaltung zum Ein- und Ausschalten des Stromflusses in einem induktivitätsbehafteten Laststromkreis ist auch in der Druckschrift DE 40 13 997 beschrieben. Die Gleichstrom-Steuerschaltung dient zum Ansteuern eines Halbleiterschalters, mit dem ein Freilauf-Halbleiterbauteil in Reihe geschaltet ist, zu dem der Laststromkreis parallel liegt.

Zur Gleichstrom-Steuerschaltung gehören ein Mittel zum Messen und Auswerten einer Größe, die anzeigt, ob das Freilauf-Halbleiterbauteil in Schaltpunktnähe ist, und ein Mittel zum Steuern des Steuerstromes für den Halbleiterschalter. Beim Ausschalten des Halbleiterschalters wird der Steuerstrom oder die Steuerstromänderung in Ausschaltrichtung solange auf einem hohen Wert gehalten, bis das Auswertesignal einen ersten Schwellenwert erreicht, der anzeigt, dass das Freilauf-Halbleiterbauteil durchschalten muss, und dann wird der Steuerstrom bzw. die Steuerstromänderung in Ausschaltrichtung auf einen niedrigeren Wert geschaltet. Beim Einschalten des Halbleiterbauteils wird der Steuerstrom bzw. die Steuerstromänderung in Einschaltrichtung so lange langsam geändert, bis das Auswertesignal einen zweiten Schwellenwert erreicht, der anzeigt, dass das Freilauf-Halbleiterbauteil gesperrt hat und dann der Steuerstrom bzw. die Steuerstromänderung auf einen höheren Wert geschaltet wird, In den genannten Druckschriften EP 0 756 782 und DE 40 13 997 sind keine Verfahren zur Einstellung des EMV-Verhaltens durch Messung und Bewertung der Störungen und rückgekoppelte Veränderung des Schaltverhaltens angegeben.

Eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verringerung des Hochfrequenzrauschens beim Schalten induktiver Lasten unter Verwendung von vorgegebenen oder geregelten Flankensteilheiten der Ansteuerimpulse sind in der Druckschrift US 5 952 817 beschrieben. Darin sind als Vorrichtung ein Schaltregler und ein Verfahren zum Betreiben einer induktiven Last, die mit einer Stromänderungsraten- und Spannungsänderungsraten-Regelung betätigt wird, vorgesehen. Offene und geschlossene Schleifenbaugruppen und ebenso die Verwendung höherer Änderungsraten von Laststrom und Lastspannung sind angegeben.

Der Schaltregler enthält eine Regelschaltung für Strom- und Spannungsänderungsratensignale, wobei die Stromänderungsratensignale di/dt und die Spannungsänderungsratensignale dv/dt als Gefälle oder als Anstieg, also als Ableitung der auftretenden Wellenform, definiert sind und wobei die Regelschaltung umfasst:

– einen Treiber, der mit der Last gekoppelt ist,
– eine Stromänderungsraten-Erfassung, die mit dem Treiber zur Durchführung einer Rückkopplung verbunden ist und die auf der Änderungsrate des Laststroms basiert und
– eine Spannungsänderungsraten-Erfassung, die mit der Last zur Durchführung der Rückkopplung verbunden ist und die auf der Änderungsrate der Spannung der Last basiert.

Damit ist eine frequenzselektive Betrachtung von Störsignalen, die durch die Oberwellen der Schaltfrequenz gebildet werden, beschrieben. Um eine Unterdrückung von Störsignalen im höheren Frequenzbereich zu erzielen, werden die erste Ableitung und falls erforderlich, auch höhere Ableitungen des jeweiligen Spannungs- und Stromsignals erfasst. Die abgeleiteten Größen dienen dann als Vergleichsgrößen in Regelkreisen, um die Änderungsrate, d.h. das Anstiegs- und/oder Abfallverhalten der Lastspannung und des Laststromes in Bezug auf die Verringerung von Störsignalen zu optimieren.

Ein Problem besteht darin, dass die Reduzierung der Störungen durch eine Reduzierung der Flankensteilheit und damit durch eine Pegelverringerung der Oberwellen erreicht wird. Damit werden angeregte hochfrequente Störungen nicht von ihrer Ursache her vermieden, wodurch die Schaltzeiten deutlich größer gewählt werden müssen als es möglich ist. In den meisten praktischen Fällen sind nicht die Oberwellen der Schaltfrequenz, sondern die angeregten hochfrequenten Oszillationen im Lastkreis die Hauptursache.

Mit dem angegebenen Verfahren sind auf Grund der erforderlichen geringen Anstiegsgeschwindigkeiten keine hohen Leistungswirkungsgrade zu erreichen.

Hohe Schaltgeschwindigkeiten bzw. geringe Schaltverluste und damit hohe Leistungswirkungsgrade auf der einen Seite und gute elektromagnetische Verträglichkeit bzw. geringe elektromagnetische Störungen auf der anderen Seite sind gegensätzliche Forderungen, die in einem elektronischen Schaltsystem nicht gleichzeitig maximiert werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum störarmen Schalten elektronischer Schaltungsanordnungen anzugeben, die derart geeignet ausgebildet sind, dass eine Verminderung und eine Einstellung von auftretenden hochfrequenten elektromagnetischen Störungen auf einen vorgegebenen geringen Pegel gewährleistet werden, wobei danach geringe elektromagnetische Störungen verursacht und schnelle Schaltabläufe ermöglicht werden.

Es soll das Störpegelniveau insbesondere auch bei störsignaländernden Veränderungen des Verhaltens des Verbrauchers und der Halbleiterschalter, insbesondere bedingt durch deren Alterung, Temperatur und Betriebsarbeitspunkt auf das ursprüngliche niedrige Pegelniveau geregelt werden können.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 10 gelöst.

Im Verfahren zum störarmen Schalten elektronischer Schaltungsanordnungen mit mindestens einem Halbleiterschalter, der den elektrischen Stromfluss eines Verbrauchers innerhalb der elektronischen Schaltungsanordnung schaltet und jeweils mit einer Schaltteile und steuerbare Schalteinheiten aufweisenden Ansteuerschaltung in Verbindung steht, die mit einer Hauptsteuerschaltung verbunden sind, erfolgt gemäß dem Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1 mit folgenden Schritten:

– eine Erfassung von Störsignalen V = f(t) und/oder I = f(t) mittels einer Messeinheit,
s– eine Leitung der Störsignale an eine Auswerteeinheit und eine frequenzselektive Erfassung der Störsignale V = f(t) und/oder I = f(t) und Bereitstellung von Störsignalpegeln V(ω),
– ein Vergleich der Störsignalpegel V(ωn) (mit n = 1, 2, 3 ...) mit vorgegebenen Grenzpegeln Gn(ω) in vorgegebenen Frequenzbereichen mittels einer Vergleichseinheit,
– eine Übermittlung des Vergleichergebnisses an eine Bewertungseinheit zu dort vorhandenen, programmtechnischen Mitteln, die Parametersätze in Form von Registerinhalten für die Ansteuerschaltungen erzeugen, mit denen das Schaltverhalten auch während des Betriebes hinsichtlich einzuhaltender Störpegelgrenzwerte realisiert wird,

wobei die Parameter in einer geschlossenen Regelschleife aus der Messung der Störungen und dem Vergleich der hochfrequenten Störsignalpegel V(ωn) mit vorgegebenen Grenzpegeln Gn(ω) ermittelt werden und dadurch die elektronische Schaltungsanordnung mit den jeweils aktuellen Betriebsbedingungen iterativ in einen störarmen Zustand überführt wird.

Die einen Halbleiterschalter steuernden Ausgangsgrößen der Ansteuerschaltung als Ausgangssignale auf den zugehörigen Steuersignalleitungen der Halbleiterschalter werden dabei mindestens von drei Eingangsgrößen der Ansteuerschaltung verändert

a) von den Parametern, die von einer EMV-Steuereinheit abgegeben werden, wobei die Parameter aus der Messung des aktuellen Störpegelniveaus und dem Vergleich mit Störpegelgrenzwerten ermittelt und in Registern innerhalb der Ansteuerschaltungen gespeichert werden,
b) von einer Steuergröße, die von der Knotenspannung Vx mit am Verbraucher abgeleitet wird oder von der Knotenspannung Vx selbst, die jeweils an die Schaltteile geleitet werden, und
c) von aus der Hauptsteuerschaltung übermittelten Eingangssignalen IN1-x und/oder IN2-x, die vorgeben, ob der Ein- oder Ausschaltvorgang des Halbleiterschalters durchgeführt wird, wobei die steuerbaren Schalteinheiten innerhalb der Ansteuerschaltungen durch Verstärkung das jeweils den zugehörigen Halbleiterschalter direkt steuernde Ausgangssignal auf den Steuersignalleitungen erzeugen.

Die Parameter, welche die Größe und den zeitlichen Verlauf der Steuergrößen bestimmen, werden insbesondere auch während des Betriebes der elektronischen Schaltungsanordnung iterativ verändert, um ein EMV-gerechtes Schalten an den jeweils aktuellen Betriebsbedingungen vorzunehmen.

Die Parameterbestimmung erfolgt für das EMV-gerechte Schalten in einer geschlossenen Schleife durch Messung des Störspektrums mittels einer Messeinheit und durch Vergleich mit vorgegebenen Grenzpegeln Gn(ω) in vorgegebenen Frequenzbereichen mittels einer Auswerteeinheit.

Die Erfindung kann zur Einstellung eines verlustarmen und störungsarmen Schaltens des elektrischen Stromflusses in einem z.B. induktivitätsbehafteten elektrischen und/oder elektromechanischen Verbraucher dienen. Die Schaltelemente zur Umschaltung des Stromflusses im Verbraucher werden in herkömmlicher Weise durch Halbleiterschalter gebildet, die z.B. als einzelne High-Side- oder Low-Side-Schalter als H-Brücke mit vier Schaltern oder als B6-Brücke mit sechs Schaltern ausgebildet sein können. Als Halbleiterschalter können z.B. MOS-Transistoren, IGBT's oder Bipolartransistoren verwendet werden, die durch einen Steuerstrom und/oder Steuerspannung von einem hochohmigen in einen niederohmigen Zustand und umgekehrt gesteuert werden können.

In der Vorrichtung zum störarmen Schalten elektronischer Schaltungsanordnungen mit mindestens einem Halbleiterschalter, der den elektrischen Stromfluss eines Verbrauchers innerhalb der elektronischen Schaltungsanordnung schaltet und jeweils mit einer Schaltteile und steuerbare Schalteinheiten aufweisenden Ansteuerschaltung in Verbindung steht, die mit einer Hauptsteuerschaltung verbunden ist, steht
gemäß dem Kennzeichenteil des Patentanspruchs 10 die Ansteuerschaltung mit einer EMV-Steuereinheit zur Erzeugung und Übermittlung von Parametern zur Steuerung von Ein- und Ausschaltflanken des Halbleiterschalters in Verbindung, wobei der EMV-Steuereinheit eine Messeinheit zur Erfassung von hochfrequenten Störungen als Störsignale V = f(t) und/oder I = f(t) innerhalb der elektronischen Schaltungsanordnung vorgeschaltet ist, und in der EMV-Steuereinheit

– eine an die Messeinheit angeschlossene Auswerteeinheit, die innerhalb der EMV-Steuereinheit zur Verarbeitung der übertragenen Störsignale V = f(t) und/oder I = f(t) vorgesehen ist,
– eine der Auswerteeinheit zugeordnete Vergleichseinheit zum Vergleichen der Störsignalpegel V(ωn) mit vorgegebenen Grenzpegeln Gn(ω) in vorgegebenen Frequenzbereichen und
– eine sich an die Vergleichseinheit anschließende Bewertungseinheit zur Erzeugung der Parameter in Form von Parametersätzen und zu deren Ableitung an die Ansteuerschaltungen zur Erzeugung der Steuerströme derart, dass die Schaltflanken an dem Halbleiterschalter und dem Verbraucher einen EMV-gerechten Betrieb ermöglichen,

enthalten sind,
wobei die EMV-Steuereinheit in Verbindung mit der Messeinheit, der Ansteuerschaltung/den Ansteuerschaltungen, dem Halbleiterschalter/den Halbleiterschaltern und dem Verbraucher eine geschlossene Schleife zur iterativen Erzeugung der Parametersätze bildet.

Der der elektronischen Schaltungsanordnung zugeordnete Verbraucherbereich zur Erfassung der Störsignale in der elektronischen Schaltungsanordnung umfasst zumindest den Verbraucher selbst sowie die zugehörigen Stromversorgungsleitungen.

Die Messeinheit kann als elektromagnetische Kopplung ausgebildet sein und ein Koppelglied aufweisen, das die hochfrequenten Störungen als Störsignale I = f(t), V = f(t) erfasst und verstärkt.

Die Auswerteeinheit kann ein Signalprozessor sein.

Die EMV-Steuereinheit bildet in Verbindung mit der Messeinheit, den Ansteuerschaltungen, den Halbleiterschaltern und dem Verbraucher eine geschlossene Schleife zur iterativen Erzeugung der Parametersätze.

Die Ansteuerschaltungen enthalten jeweils ein Register zur Speicherung der Parameter, zwei Schaltteile sowie eine Schaltung mit zwei steuerbaren Schalteinheiten, von denen aus die Steuerströme zu den Halbleiterschaltern geleitet werden.

Die von den Ansteuerschaltungen generierten Steuerströme und/oder Steuerspannungen der gesteuerten Ansteuerschaltungen für die Halbleiterschalter werden dabei einerseits von der Spannung bzw. den Spannungen oder einem bzw. mehreren davon abgeleiteten Knotenspannungen Vx am Verbraucher gesteuert, andererseits bestimmen die programmierbaren Parameter, die auf die Ansteuerschaltungen mittels der Schaltteile einwirken, die Größe und den Zeitverlauf der auf die Halbleiterschalter wirkenden Steuergrößen, wobei jeder Parameter vorrangig einem Bereich des Schaltvorganges zugeordnet ist. Der Einschaltvorgang sowie der Ausschaltvorgang werden durch die Schaltteile gesteuert, wobei die Schaltteile unabhängig voneinander parametrisiert werden können. Ein Schaltvorgang wird dabei durch einen Parametersatz bestehend aus mindestens zwei Parametern bestimmt. Die Parameter sind in den Registern abgelegt und können auch durch die Hauptsteuerschaltung zu jeder Zeit während des Betriebs der elektronischen Schaltungsanordnung geändert werden.

Die Vorrichtung enthält z.B. im Falle eines Zweipols als Verbraucher mindestens eine individuell programmierbare Ansteuerschaltung, für drei- und mehrpolige Verbraucher sind entsprechend mehr Ansteuerschaltungen erforderlich.

In der EMV-Steuereinheit erfolgt ein Prozess, wobei das von der Messeinheit gelieferte Signal I = f(t) oder V = f(t) frequenzselektiv bewertet, das Bewertungsergebnis einer Software übergeben wird, die die Parametersätze adaptiv für die Ansteuerschaltungen erzeugt.

Durch Iteration kann der adaptive Prozess mehrfach durchlaufen werden, bis im Rahmen von vorgegebenen Grenzpegelwerten Gn(ω) ein Gleichgewicht hinsichtlich Störpegel und Schaltverlusten erreicht ist.

Die Erfindung ermöglicht es, eine elektronische Schaltungsanordnung in einer solchen Konfiguration einzustellen, dass sowohl die Schaltverluste klein gehalten werden als auch die durch die Schaltvorgänge generierten, unvermeidlichen Störpegel in der elektronischen Schaltungsanordnung vorgegebene Grenzwerte nicht übersteigen.

Das Verfahren und die Vorrichtung führen eine Regelung in einer geschlossenen Schleife während des Betriebes der elektronischen Schaltungsanordnung durch, wodurch auch bei Veränderungen des Verbrauchers oder der Halbleiterschalter (z.B. durch Alterung bedingt) und/oder der Einsatzbedingungen wie Temperatur und elektrischer Arbeitspunkt hinsichtlich Schaltverluste und elektromagnetische Verträglichkeit geregelt wird.

Typische Anwendungsgebiete der Erfindung für die elektronischen Schaltungsanordnungen sind z.B. in Form von als Schaltregler betriebene Gleichstrom- oder Wechselstrommotoren oder DC/DC Konverter relativ hoher Leistung.

Weiterbildungen und detaillierte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen mittels Zeichnungen näher erläutert:
Es zeigt
1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem EC-Motor als Verbraucher innerhalb einer elektronischen Schaltungsanordnung und
2 eine schematische Darstellung der Vorrichtung mit einer Messeinheit im unmittelbaren Verbraucherbereich und mit einer EMV-Steuereinheit der elektronischen Schaltungsanordnung ohne Hauptsteuerschaltung.
Das anhand der 1 beschreibbare Verfahren zum störarmen Schalten elektronischer Schaltungsanordnungen mit sechs Halbleiterschaltern 3-x, 4-x mit x = 1, 2, 3, die den elektrischen Stromfluss des Verbrauchers 5 innerhalb der elektronischen Schaltungsanordnung schalten und jeweils mit einer Schaltteile 1b, 1c; 2b, 2c und steuerbare Schalteinheiten 1e, 1f; 2e, 2f aufweisenden Ansteuerschaltung 1-x, 2-x mit x = 1, 2, 3 in Verbindung stehen, die mit einer Hauptsteuerschaltung 19 verbunden ist, weist folgende Schritte auf:

– Erfassung von Störsignalen V = f(t) und/oder I = f(t) mittels einer Messeinheit 10, die sich im Verbraucherbereich 18 befindet,
– Leitung der Störsignale V = f(t), I = f(t) an eine Auswerteeinheit 12 und frequenzselektive Erfassung der Störsignale V = f(t), I = f(t) und Bereitstellung von Störsignalpegeln V(ω),
– Vergleich der Störsignalpegel V(ωn) mit vorgegebenen Grenzpegeln Gn(ω) in vorgegebenen Frequenzbereichen mittels einer Vergleichseinheit 13,
– Übermittlung des Vergleichergebnisses an eine Bewertungseinheit 14 zu den dort vorhandenen, programmtechnischen Mitteln, die Parametersätze in Form von Registerinhalten für die Ansteuerschaltungen 1-x, 2-x erzeugen, mit denen das Schaltverhalten auch während des Betriebes hinsichtlich einzuhaltender Störpegelgrenzwerte realisiert wird,

In 1 ist eine Vorrichtung 1 zum störarmen, adaptiven EMV-gerechten Schalten einer elektronischen Schaltungsanordung mit Halbleiterschaltern 3-x, 4-x mit x = 1, 2, 3 dargestellt, die den elektrischen Stromfluss eines mit den Induktivitäten L1, L2, L3 behafteten Verbrauchers 5 innerhalb der elektronischen Schaltungsanordnung schalten und jeweils mit einer zwei Schaltteile 1b, 1c; 2b, 2c sowie eine Schaltung 1a, 2a mit jeweils zwei steuerbaren Schalteinheiten 1e, 1f; 2e, 2f aufweisenden Ansteuerschaltung 1-x, 2-x mit x = 1, 2, 3 in Verbindung stehen, die mit einer Hauptsteuerschal tung 19 zur Erzeugung und Übermittlung von Ein-/Ausschaltsteuerfolgen bzw. Ein-/Ausschaltsteuerimpulsen verbunden sind.
Erfindungsgemäß steht die Ansteuerschaltung 1-x, 2-x mit einer EMV-Steuereinheit 11 zur Erzeugung und Übermittlung von Parametern zur Steuerung von Ein- und Ausschaltflanken der Halbleiterschalter 3-x, 4-x in Verbindung, wobei der EMV-Steuereinheit 11 eine Messeinheit 10 zur Erfassung von hochfrequenten Störungen als Störsignale V = f(t) und/oder I = f(t) im Bereich 18 des Verbrauchers 5 vorgeschaltet ist und in der EMV-Steuereinheit 11

– eine an die Messeinheit 10 angeschlossene Auswerteeinheit 12, die innerhalb der EMV-Steuereinheit 11 zur Verarbeitung der übertragenen Störsignale V = f(t), I = f(t) vorgesehen ist,
– eine der Auswerteeinheit 12 zugeordnete Vergleichseinheit 13 zum Vergleichen der Störsignalpegel V(ωn) mit vorgegebenen Grenzpegeln Gn(ω) in vorgegebenen Frequenzbereichen und
– eine sich an die Vergleichseinheit 13 anschließende Bewertungseinheit 14 zur Erzeugung der Parameter in Form von Parametersätzen und zu deren Ableitung an die Ansteuerschaltungen 1-x, 2-x zur Steuerung der Schaltflanken und der Steuerströme der Halbleiterschalter 3-x, 4-x, enthalten sind,

11

10

1-x

2-x

3-x

4-x

5

Die elektronische Schaltungsanordnung in 1 kann einen als Dreipol geschalteten Verbraucher 5, die sechs Halblei terschalter 3-x, 4-x mit x = 1, 2, 3, die sechs Ansteuerschaltungen 1-x, 2-x mit x = 1, 2, 3, die Hauptsteuerschaltung 19, die Stromversorgung Vbat mit den zugehörigen Stromversorgungsleitungen 15, 16, 17, die Messeinheit 10 und die EMV-Steuereinheit 11 umfassen.
In Vereinfachung der Beschreibung sind bei Nennung der Bezugszeichen der Halbleiterschalter 3-x, 4-x, der Ansteuerschaltung 1-x, 2-x, der Steuersignalleitungen 6-x, 7-x mit x = 1, 2, 3 alle Halbleiterschalter, Ansteuerschaltungen und Steuersignalleitungen in der elektronischen Schaltungsanordnung in die Vorrichtungserläuterung und Schaltvorgangsdarstellungen einbezogen.
Z.B. erfolgt stellvertretend für die anderen Halbleiterschalter 3-x, 4-x mit x = 2, 3 in 1 die Darstellung für die beiden Halbleiterschalter 1-x, 2-x mit x = 1. Für die anderen Halbleiterschalter 3-x, 4-x mit x = 2, 3 ist das gleiche Schaltungsschema vorgesehen.
Der Verbraucher 5 kann ein EC-Motor mit einer B6-Power-FET-Brückenschaltung, die mit den sechs Halbleiterschaltern – Power-FET-Schaltern – 3-x, 4-x versehen ist, sein.
Der Verbraucherbereich 18 zur Erfassung der Störsignale kann sowohl den Verbraucher 5 selbst als auch die zugehörigen Stromversorgungsleitungen 15, 16, 17 umfassen.
Die Messeinheit 10 in 1 weist ein Koppelglied auf, das als elektromagnetische Kopplung ausgebildet sein kann und das die hochfrequenten Störungen als Störsignale V = f(t), I = f(t) erfasst und verstärkt.
Während in 1 das Störspannungssignal V = f(t) oder das Störstromsignal I = f(t) von der Stromversorgungsleitung 15 abgegriffen werden, kann die Messeinheit 10 in 2 auch in unmittelbarer Nähe – im unmittelbaren Verbraucherbereich 18 – des Verbrauchers 5 angeordnet sein. Die dortige Messeinheit 10 ist ebenfalls mit der EMV-Steuereinheit 11 verbunden, die im Wesentlichen die gleiche Bauelementestruktur und gleichen Funktionen wie die EMV-Steuereinheit 11 in 1 aufweist. In 2 ist ein Halbleiterschalter 3-1 mit einer Ansteuerschaltung 1-1 und einer EMV-Steuereinheit 11 zum störarmen Schalten vorgesehen.
Für die EMV-Steuereinheiten in beiden Fig. gelten gleiche Bedingungen, wie nachfolgend beschrieben.
Die EMV-Steuereinheit 11 bildet im Wesentlichen in Verbindung mit der Messeinheit 10, den Ansteuerschaltungen 1-x, 2-x, den Halbleiterschaltern 3-x, 4-x und dem Verbraucher 5 eine geschlossene Schleife zur iterativen Erzeugung der Parametersätze.
Die Auswerteeinheit 12 kann ein digitaler Signalprozessor – DSP – sein.
Die Ansteuerschaltungen 1-x, 2-x der Vorrichtung 1 enthalten jeweils ein Register 1d, 2d zur Speicherung, zwei Schaltteile 1b, 1c; 2b, 2c sowie eine Schaltung 1a, 2a mit jeweils zwei steuerbaren Schalteinheiten 1e, 1f; 2e, 2f, von denen aus die Steuerströme auf den Steuersignalleitungen 6-x, 7-x zu den Halbleiterschaltern 3-x, 4-x geleitet werden.
Die von den Ansteuerschaltungen 1-x, 2-x generierten Steuerströme und/oder Steuerspannungen für die Halblei terschalter 3-x, 4-x werden dabei einerseits von der Spannung bzw. den Spannungen oder einem bzw. mehreren davon abgeleiteten Knotenspannungen Vx mit x = 1, 2, 3 am Verbraucher 5 gesteuert, andererseits bestimmen programmierbare Parameter, die auf die Ansteuerschaltungen 1-x, 2-x mittels der Schaltteile 1b, 1c; 2b, 2c einwirken, die Größe und den Zeitverlauf der auf die Halbleiterschalter 3-x, 4-x wirkenden Steuergrößen, wobei jeder Parameter vorrangig einem Bereich des Schaltvorganges zugeordnet ist. Der Einschaltvorgang wird dabei durch die Schaltteile 1b; 2b und der Ausschaltvorgang durch die Schaltteile 1c; 2c gesteuert, wobei die beiden Schaltteile 1b, 1c; 2b, 2c unabhängig voneinander parametrisiert werden können. Ein Schaltvorgang wird durch einen Parametersatz, bestehend aus mindestens zwei Parametern, bestimmt. Die Parameter sind in den Registern 1d, 2d abgelegt und können auch durch die Hauptsteuerschaltung 19 zu jeder Zeit während des Betriebs der elektronischen Schaltungsanordnung geändert werden.
Die Hauptsteuerschaltung 19 ist über Hauptsteuerleitungen IN_1-x und In_2-x, über die Eingangssignale IN1-x, IN2-x zur Auslösung der Ein- und Ausschaltvorgänge übermittelt werden, mit den beiden Ansteuerschaltungen 1-x, 2-x verbunden, Des Weiteren steht die Hauptsteuerschaltung 19 über Parameterübergabeleitungen P_1-x und P_2-x mit der Bewertungseinheit 14 der EMV-Steuereinheit 11 in Verbindung. Von der Hauptsteuerschaltung 19 führt auch eine Leitung zur Übermittlung der vorgegebenen Grenzpegel Gn(ω) an die Vergleichseinheit 13.
Die Vorrichtung 1 enthält im Falle eines Zweipols als Verbraucher 5 mindestens eine individuell programmierbare An steuerschaltung 1-x, für drei- und mehrpolige Verbraucher sind entsprechend mehr Ansteuerschaltungen 1-x, 2-x erforderlich.
Die die Halbleiterschalter 3-x, 4-x steuernden Ausgangsgrößen der Ansteuerschaltung 1-x, 2-x können als Ausgangssignale auf den zugehörigen Steuersignalleitungen 6-x, 7-x der Halbleiterschalter 3-x, 4-x mindestens von drei Eingangsgrößen der Ansteuerschaltung 1-x, 2-x wahlweise verändert werden:

a) von den von der EMV-Steuereinheit 11 ermittelten Parametern, die in den Registern 1d, 2d innerhalb der Ansteuerschaltungen 1-x, 2-x gespeichert werden,
b) von einer Steuergröße, die von der Knotenspannung Vx am Verbraucher 5 abgeleitet wird oder von der Knotenspannung Vx selbst, die jeweils an die Schaltteile 1b, 1c, 2b, 2c geleitet werden, und
c) von aus der Hauptsteuerschaltung 19 übermittelten Eingangssignalen IN1-x und/oder IN2-x, die vorgeben, ob der Ein- oder Ausschaltvorgang des Halbleiterschalters 3-x, 4-x durchgeführt wird, wobei die steuerbaren Schalteinheiten 1e, 1f und/oder 2e, 2f innerhalb der Ansteuerschaltungen 1-x und/oder 2-x durch Verstärkung das jeweils den zugehörigen Halbleiterschalter 3-x und/oder 4-x direkt steuernde Ausgangssignal auf den Steuersignalleitungen 6-x, 7-x erzeugen.

Die Vorrichtung 1 in 1 betrifft die Steuerung/Regelung eines bürstenlosen Gleichstrommotors, der durch die B6-Brückenschaltung gesteuert wird.
Das Verfahren zur Steuerung der Halbleiterschalter 3-x, 4-x erfolgt dabei in zwei Funktionsebenen:

– der logischen Ebene, durchgeführt mittels der Hauptsteuerschaltung 19, welche die logische Folge der Ein-/Ausschaltimpulse zur Kommutierung und Pulsweitenmodulations-PWM-Steuerung generiert, und
– der physikalischen Ebene, im Wesentlichen enthaltend die Messeinheit 10, die EMV-Steuereinheit 11 und die Ansteuerschaltungen 1-x, 2-x, welche die Zeitfunktionen von Strom und Spannung der Schaltflanken an den Halbleiterschaltern 3-x, 4-x und dem Verbraucher – dem Motor – 5 in Abhängigkeit vom aktuellen Störverhalten steuert und während des Betriebes iterativ durch Parametervariation so verändert, dass vorgegebene Störgrenzpegel Gn mit n = 1, 2, 3 ... in vorgegebenen Frequenzbereichen nicht überschritten werden.

Die erfindungsgemäße geschlossene Regelschleife, z.B. mit der Bezugszeichenfolge 15, 10, 11 (19, P1-x, Gn), 1-1 (V1, IN1-x, T_f), 6-1, 3-1, 5, 15 in 1, ermöglicht es, dass eine Minimierung der durch die Schaltvorgänge verursachten hochfrequenten Störungen erfolgt und ein adaptive, an die veränderlichen Betriebsbedingungen wie Temperatur, Arbeitsstrom und Bauelementeparameter der Halbleiterschaltungen angepasster störarmer Betrieb realisiert wird.
Als Nebenbedingung der Anpassung der Schaltflanken wird dabei eine obere Grenze der gesamten Flankendauer T_f gewählt, um einerseits ein vorgegebenes Maximum an Schaltverlusten nicht zu überschreiten und andererseits die Schaltvorgänge – einer Folge von Pulsen – bestimmungsgerecht realisieren zu können, indem eine Begrenzung der Verzögerung zwischen der Schaltflanke des digitalen Eingangssignals IN1-x oder IN2-x mit x = 1, 2, 3 und der zuge hörigen Schaltflanke der Knotenspannung Vx am Verbraucher 5 garantiert wird. Der Wert der Nebenbedingung wird von der Hauptsteuerschaltung 19 an die Ansteuerschaltungen 1-x und 2-x übergeben und in den Schaltteilen 1b, 1c und 2b, 2c mit der gemessenen Verzögerung und Flankendauer der Knotenspannung Vx verglichen und in die Bereitstellung der Steuersignale auf den Steuersignalleitungen 6-x und 7-x einbezogen.
Die Erfindung eröffnet, wie in 1 gezeigt ist, die Möglichkeit, dass eine adaptive Minimierung der leitungsgebundenen Schaltstörungen auf der positiven Versorgungsleitung Vbat 15 erreicht wird, indem durch die Messeinheit 10 die hochfrequenten Störungen z.B. im Frequenzbereich von 0,15 MHz bis 108 MHz als Spannung V = f(t) gegenüber Masse oder als Strom I = f(t) in der Versorgungsleitung 15 erfasst und verstärkt und der EMV-Steuereinheit 11 zugeführt werden. Die EMV-Steuereinheit 11 bestimmt mittels des digitalen Signalprozessors – DSP – das Frequenzspektrum der Störungen im zu bewertenden Frequenzbereich. Die so ermittelten Störsignalpegel V(ωn) werden innerhalb von Subfrequenzbändern (ω1, ω2, ... ωn) mit Grenzpegeln Gn(ω) verglichen. Die Grenzpegel Gn(ω) entsprechen den maximal erlaubten Störsignalpegeln und sind in der Hauptsteuerschaltung 19 gespeichert, von der sie an die Vergleichseinheit 13 übergeben werden. Das Ergebnis der Vergleiche führt durch die Bewertungseinheit 14, die als Software ausgeführt ist, zu einer Verringerung der Parameterwerte P_1-x–1 und/oder P_2-x–1 und damit zu einer Verringerung der Steuerströme auf den Steuersignalleitungen 6-x, 7-x, wenn der ermittelte Wert des Störsignalpegels V(ωn) größer als der Grenzpegelwert Gn(ω) ist und zu einer Vergrößerung der Parameterwerte P_1-x+1 und P_2-x+1, wenn der ermittelte Störsignalpegelwert V(ωn) kleiner als der Grenzpegelwert Gn(ω) ist.
Durch die Vorrichtung und das Verfahren stellt sich die elektronische Schaltungsanordnung iterativ während des Betriebes auf Schaltflanken ein, die das durch die Grenzpegel Gn(ω) definierte niedrige Störniveau erfüllen und dennoch zu kürzestmöglichen Schaltzeiten und damit zu geringen Schaltverlusten führen.

1: Vorrichtung
1-x: Ansteuerschaltung
2-x: Ansteuerschaltung
3-x: Halbleiterschalter
4-x: Halbleiterschalter
5: Verbraucher
6-x: Steuersignalleitung
7-x: Steuersignalleitung
10: Messeinheit
11: EMV-Steuereinheit
12: Auswerteeinheit
13: Vergleichseinheit
14: Bewertungseinheit
15: Stromversorgungsleitung
16: Stromversorgungsleitung
17: Stromversorgungsleitung
18: Verbraucherbereich
19: Hauptsteuerschaltung
1a: Schaltung
1b: Schaltteil
1c: Schaltteil
1d: Register
1e: Schalteinheit
1f: Schalteinheit
2a: Schaltung
2b: Schaltteil
2c: Schaltteil
2d: Register
2e: Schalteinheit
2f: Schalteinheit
V = f(t): Störspannungssignal
I = f(t): Störstromsignal
Gn: Grenzpegel
v(ω): Störsignalpegel
IN_1-x: erste Hauptsteuerleitung
IN_2-x: zweite Hauptsteuerleitung
P_1-x: erste Parameterübergabeleitung
P_2-x: zweite Parameterübergabeleitung
T_f: obere Grenze der Flankendauer

Claims

Verfahren zum störarmen Schalten einer elektronischen Schaltungsanordnung mit mindestens einem Halbleiterschalter, der den elektrischen Stromfluss eines Verbrauchers innerhalb der elektronischen Schaltungsanordnung schaltet und jeweils mit einer Schaltteile und steuerbare Schalteinheiten aufweisenden Ansteuerschaltung in Verbindung steht, die mit einer Hauptsteuerschaltung verbunden ist, mit folgenden Schritten gekennzeichnet: – Erfassung von Störsignalen (V = f(t), I = f(t)) mittels einer Messeinheit (10), – Leitung der Störsignale (V = f(t), I = f(t)) an eine Auswerteeinheit (12) und frequenzselektive Erfassung der Störsignale (V = f(t), I = f(t)) und Bereitstellung von Störsignalpegeln (V(ω)), – Vergleich der Störsignalpegel (V(ωn) bei n = 1, 2, 3 ...) mit vorgegebenen Grenzpegeln (Gn(ω)) in vorgegebenen Frequenzbereichen mittels einer Vergleichseinheit (13), – Übermittlung des Vergleichergebnisses an eine Bewertungseinheit (14) zu dort vorhandenen, programmtechnischen Mitteln, die Parametersätze in Form von Registerinhalten für die Ansteuerschaltungen (1-x, 2-x) erzeugen, mit denen das Schaltverhalten auch während des Betriebes hinsichtlich einzuhaltender Störsignalpegelgrenzwerte realisiert wird, wobei die Parameter in einer geschlossenen Regelschleife aus der Messung der Störungen und dem Vergleich der hochfrequenten Störsignalpegel (V(ωn)) mit vorgegebenen Grenzpegeln (Gn(ω)) ermittelt werden und dadurch die elektronische Schaltungsanordnung mit den jeweils aktuel len Betriebsbedingungen iterativ in einen störarmen Zustand überführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einen Halbleiterschalter (3-x, 4-x) steuernden Ausgangsgrößen der Ansteuerschaltung (1-x, 2-x) als Ausgangssignale auf den zugehörigen Steuersignalleitungen (6-x, 7-x) der Halbleiterschalter (3-x, 4-x) mindestens von drei Eingangsgrößen der Ansteuerschaltung (1-x, 2-x) wahlweise verändert werden: a) von den von einer EMV-Steuereinheit (11) ermittelten Parametern, die in Registern (1d, 2d) innerhalb der Ansteuerschaltungen (1-x, 2-x) gespeichert werden, b) von einer Steuergröße, die von einer Knotenspannung (Vx) am Verbraucher (5) abgeleitet wird oder von der Knotenspannung (Vx) selbst, die jeweils an die Schaltteile (1b, 1c, 2b, 2c) geleitet werden, und c) von aus der Hauptsteuerschaltung (19) übermittelten Eingangssignalen (IN1-x, IN2-x), die vorgeben, ob der Ein- oder Ausschaltvorgang des Halbleiterschalters (3-x, 4-x) durchgeführt wird, wobei die Schalteinheiten (1e, 1f, 2e, 2f) innerhalb der Ansteuerschaltungen (1-x, 2-x) durch Verstärkung das jeweils den zugehörigen Halbleiterschalter (3-x, 4-x) direkt steuernde Ausgangssignal auf den Steuersignalleitungen (6-x, 7-x) erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter, welche die Größe und den zeitlichen Verlauf der Steuergrößen bestimmen, auch während des Betriebes der elektronischen Schaltungsan ordnung automatisch verändert werden, um ein EMV-gerechtes Schalten bei den aktuellen Betriebsbedingungen vorzunehmen.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung eines Halbleiterschalters (3-x, 4-x) durchgeführt wird – mittels der Hauptsteuerschaltung (19), welche die logische Folge der Ein-/Ausschaltimpulse generiert, und – mittels der Messeinheit (10), der EMV-Steuereinheit (11) und den Ansteuerschaltungen (1-x, 2-x), welche die Zeitfunktionen von Strom und Spannung der Schaltflanken an dem Halbleiterschalter (3-x, 4-x) und dem Verbraucher (5) in Abhängigkeit vom aktuellen Störverhalten steuern und während des Betriebes iterativ durch Parametervariation so verändern, dass vorgegebene Grenzpegel (Gn(ω)) in vorgegebenen Frequenzbereichen nicht überschritten werden.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch die geschlossene Regelschleife eine Minimierung der durch die Schaltvorgänge verursachten hochfrequenten Störungen herbeigeführt und ein adaptiver, an die veränderlichen Betriebsbedingungen und Bauelementeparameter des Halbleiterschalters (3-x, 4-x) und des Verbraucherbereiches (18) angepasster störarmer Betrieb realisiert werden.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als eine Nebenbedingung der Anpassung der Schaltflanken eine obere Grenze der gesamten Flankendauer (T_f) gewählt wird, um einerseits ein vorgegebenes Maximum an Schaltverlusten nicht zu überschreiten und andererseits die Schaltvorgänge bestimmungsgerecht zu realisieren, indem eine Begrenzung der Verzögerung zwischen der Schaltflanke des digitalen Eingangssignals (IN1-x, IN2-x) und der zugehörigen Schaltflanke der Knotenspannung (Vx) am Verbraucher (5) vorgenommen wird, wobei der Wert (T_f) der Nebenbedingung von der Hauptsteuerschaltung (19) an die Ansteuerschaltungen (1-x, 2-x) übergeben, in den Schaltteilen (1b, 1c, 2b, 2c) mit der gemessenen Verzögerung und Flankendauer der Knotenspannung (Vx) verglichen und in die Bereitstellung der Steuersignale auf den Steuersignalleitungen (6-x, 7-x) einbezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die EMV-Steuereinheit (11) mittels einer als digitaler Signalprozessor (DSP) ausgebildeten Auswerteeinheit (12) das Frequenzspektrum der Störungen im zu bewertenden Frequenzbereich bestimmt, wobei die so ermittelten Störpegel (V(ωn)) innerhalb von Subfrequenzbändern (ω1, ω2, ..., ωn) mit Grenzpegeln (Gn(ω)) verglichen werden, die den maximal vorgegebenen Störsignalpegeln entsprechen und in der Hauptsteuerschaltung (19) gespeichert werden, von der sie an die Vergleichseinheit (13) übergeben werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ergebnis der Vergleiche durch die Bewertungseinheit (14), die mit programmtechnischen Mitteln versehen ist, zu einer Verringerung der Parameterwerte (P_1-x, P_2-x) und damit zu einer Verringerung der Steuerströme auf den Steuersignalleitungen (6-x, 7-x) führt, wenn der ermittelte Störsignalpegelwert (V(ωn)) größer als der Grenzpegel (Gn(ω)) ist, und zu einer Vergrößerung der Parameterwerte (P_1-x, P_2-X), wenn der ermittelte Störsignalpegelwert (V(ωn)) kleiner als der Grenzpegel (Gn(ω)) ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die elektronische Schaltungsanordnung iterativ während des Betriebes auf Schaltflanken einstellt, die das durch die Grenzpegel (Gn(ω)) definierte niedrige Störniveau erfüllen und dennoch zu kürzestmöglichen Schaltzeiten und damit zu geringen Schaltverlusten führen.
Vorrichtung zum störarmen Schalten einer elektronischen Schaltungsanordnung mit mindestens einem Halbleiterschalter, der den elektrischen Stromfluss eines Verbrauchers innerhalb der elektronischen Schaltungsanordnung schaltet und jeweils mit einer Schaltteile und steuerbare Schalteinheiten aufweisenden Ansteuerschaltung in Verbindung steht, die mit einer Hauptsteuerschaltung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerschaltung (1-x, 2-x) mit einer EMV-Steuereinheit (11) zur Erzeugung und Übermittlung von Parametern zur Steuerung der Ein- und Ausschaltflanken des Halbleiterschalters (3-x, 4-x) in Verbindung steht, wobei der EMV-Steuereinheit (11) eine Messeinheit (10) zur Erfassung von hochfrequenten Störungen als Störsignale (V = f(t), I = f(t)) innerhalb der elektronischen Schaltungsanordnung vorgeschaltet ist und in der EMV-Steuereinheit (11) – eine an die Messeinheit (10) angeschlossene Auswerteeinheit (12), die innerhalb der EMV-Steuereinheit (11) zur Verarbeitung der übertragenen Störsignale (V = f(t), I = f(t)) vorgesehen ist, – eine der Auswerteeinheit (12) zugeordnete Vergleichseinheit (13) zum Vergleichen der Störsignalpegel (V(ωn)) mit vorgegebenen Grenzpegeln (Gn(ω)) in vorgegebenen Frequenzbereichen und – eine sich an die Vergleichseinheit (13) anschließende Bewertungseinheit (14) zur Erzeugung der Parameter in Form von Parametersätzen und zu deren Ableitung an die Ansteuerschaltungen (1-x, 2-x) zur Steuerung der Schaltflanken und der Steuerströme des Halbleiterschalters (3-x, 4-x) enthalten sind, wobei die EMV-Steuereinheit (11) in Verbindung mit der Messeinheit (10), der Ansteuerschaltung (1-x, 2-x), dem Halbleiterschalter (3-x, 4-x) und dem Verbraucher (5) eine geschlossene Schleife zur iterativen Erzeugung der Parametersätze bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur elektronischen Schaltungsanordnung, insbesondere zum Verbraucherbereich (18) zur Erfassung der Störsignale (V = f(t), I = f(t)) sowohl der Verbraucher (5) selbst als auch die zugehörigen Stromversorgungsleitungen (15, 16, 17) gehören.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit (10) als elektromagnetisches Koppelglied ausgebildet ist, welches die hochfrequenten Störungen als Störsignale erfasst und verstärkt.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (12) ein Signalprozessor ist, der die vom Koppelglied (10) gelieferten Störsignale frequenzselektiv erfasst und an die Vergleichseinheit (13) übergibt, welche die Störsignalpegel (V(ωn)) mit vorgegebenen Grenzpegeln (Gn(ω)) vergleicht und das Vergleichsergebnis an in der Bewertungseinheit (14) vorhandene, programmtechnische Mittel übergibt, die die Parametersätze in Form von Registerinhalten für die Ansteuerschaltung (1-x, 2-x) erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerschaltungen (1-x, 2-x) jeweils ein Register (1d, 2d) zur Speicherung, zwei Schaltteile (1b, 1c, 2b, 2c) sowie eine Schaltung (1a, 2a) mit jeweils zwei steuerbaren Schalteinheiten (1e, 1f, 2e, 2f), von denen aus die Steuerströme auf den Steuersignalleitungen (6-x, 7-x) zu den Halbleiterschaltern (3-x, 4-x) geleitet werden, enthalten.