DE102007056956A1 - Schaltung zur Regelung der Stromversorgung eines Verbrauchers und Verfahren zum Betrieb einer Schaltung - Google Patents

Schaltung zur Regelung der Stromversorgung eines Verbrauchers und Verfahren zum Betrieb einer Schaltung Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltung zum Betrieb eines Verbrauchers (10), umfassend eine Stromquelle (1) zur Bereitstellung einer Stromversorgung für einen Verbraucher (10) und einen parallel zum Verbraucher (10) geschalteten ersten Schalter (7), wobei durch Öffnen und Schließen des ersten Schalters (7) der Strom in Form von getakteten Strompulsen an den Verbraucher (10) übermittelt wird. Hierbei ist parallel zum ersten Schalter (7) und in Reihe zum Verbraucher (10) ein zweiter Schalter (13, 16) geschaltet, welcher gegenphasig zum ersten Schalter (7) geöffnet und geschlossen wird, und parallel zum ersten Schalter (7) und in Reihe zum Verbraucher (10) ist eine Last (14, 16) mit hoher Lastspannung geschaltet. Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betrieb einer Schaltung (11).

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Regelung der Stromversorgung eines Verbrauchers sowie auf ein Verfahren zum Betrieb einer Schaltung. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Stromversorgung eines Verbrauchers mit Strompulsen.
  • Eine bekannte Schaltung ist in den 1–3 dargestellt. In der bekannten Schaltung 100 wird mittels einer Stromquelle 1 ein Verbraucher 10 mit Strom versorgt. Über eine Regeleinrichtung 2 wird der mittels der Stromquelle 1 zur Verfügung gestellte Strom konstant gehalten. Die Schaltung 100 umfasst des Weiteren eine Induktivität 4 sowie einen Schalter 7', welcher parallel zum Verbraucher 10 geschaltet ist. Der Schalter 7' wird über einen Treiber 6' angesteuert, wobei der Treiber 6' einen Eingang zur Steuerung der Strompulse mit Hilfe eines Pulskontrollsignals (Pulse Control Signal) aufweist.
  • Die Funktionsweise der bekannten Schaltung gliedert sich in drei Phasen P1, P2 und P3 in Abhängigkeit von dem Pulse Control Signal 5. Die drei Phasen sind in den 1–3 schematisch dargestellt, wobei in 1 die erste Phase P1, in 2 die zweite Phase P2 und in 3 die dritte Phase P3 dargestellt ist.
  • Das Pulse Control Signal besteht aus Pulsen und dazwischen liegenden Pulspausen. In der vorliegenden Beschreibung ist eine erste Pulspause mit P1 bezeichnet, ein darauffolgender Puls mit P2 und eine sich an den Puls P2 anschließende zweite Pulspause mit P3.
  • Während der Phasen P1 und P3 weist das Pulse Control Signal 5 eine Pulspause auf, wodurch der Schalter 7' leitend gesteuert wird. In der Phase P2 weist das Pulse Control Signal 5 einen Puls auf, wodurch der Schalter 7' sperrend gesteuert wird. Hierbei ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Ausdruck „Schließen" eines Schalters dahingehende zu verstehen, dass der Schalter durch den entsprechenden Treiber leitend gesteuert wird. Ebenso ist der Ausdruck „Öffnen" eines Schalters so zu verstehen, dass der Schalter durch den zugeordneten Treiber sperrend gesteuert wird.
  • In 1 ist die erste Phase P1 schematisch dargestellt. Während der Puls-Pause in der Phase P1 ist der Schalter 7' leitend gesteuert, so dass der eingestellte und durch die Stromquelle 1 eingeprägte Strom I1 durch die Induktivität 4, anschließend durch den Schalter 7' und zurück zur Stromquelle 1 fließt. Der Verbraucher 10 ist in dieser Phase P1 stromlos.
  • In 2 ist die zweite Phase 22 schematisch dargestellt. Im Falle eines Pulses wird der Schalter 7' durch den Treiber 6' sperrend gesteuert, hierdurch fließt der eingeprägte Strom I1 nicht mehr durch den Schalter 7' sondern durch den Verbraucher 10. Aufgrund des Verhaltens der Stromquelle 1 und der Induktivität 4 wird ein Strompuls mit kurzer Anstiegszeit in dem Verbraucher 10 erreicht.
  • In 3 ist die dritte Phase 23 schematisch dargestellt. Während der Pulspause in der dritten Phase P3 wird der Schalter 7' wieder leitend gesteuert, so dass der durch die Stromquelle 1 eingeprägte Strom I1 wieder durch die Induktivität 4, durch den Schalter 7' und zurück zur Stromquelle 1 fließt. Der Verbraucher 10 wird nicht mehr durch den von der Stromquelle eingeprägten Strom I1 versorgt.
  • Die beiden Leitungen zum Verbraucher 10 hin weisen jeweils eine Leitungsinduktivität auf. Dies ist durch eine erste Induktivität 8 und eine zweite Induktivität 9 in der Zeichnung schematisch dargestellt. Durch die während der zweiten Phase P2 in der ersten und zweiten Leitungsinduktiviät 8 und 9 gespeicherte magnetische Energie fließt in der dritten Phase P3 ein Strom I2 durch den Verbraucher 10. Der Strom I2 hat zu Beginn der dritten Phase P3 den gleichen Wert wie der Strom I1, er nimmt aber mit zunehmender Zeit ab, bis er schließlich null geworden ist.
  • Die Zeitdauer t bis der Strom I2 auf den Wert null gefallen ist, errechnet sich aus:
    Figure 00030001
  • Hierbei ist I1 der durch die Stromquelle 1 eingeprägte Strom, L1 ist der Wert der ersten Induktivität 8, L2 ist der Wert der zweiten Induktivität 9 und UV ist die Verbraucherspannung des Verbrauchers 10. Die obige Formel gilt für den Fall einer stromunabhängigen Verbraucherspannung UV.
  • Beispielsweise ergibt sich eine Fallzeit t bei einer Leitungsinduktivität von je 50 nH, einem Strom vom 100 A und einer Verbraucherspannung von 2 V aus:
    Figure 00030002
  • Bei den oben genannten typischen Beispielswerten ergibt sich somit eine Fallzeit von 5 μs, welche für eine Vielzahl von Applikationen zu lange ist.
  • Nachteilig bei der bekannten Schaltung ist somit eine hohe Fallzeit, durch welche kein exakter Pulsbetrieb eines Verbrauchers ermöglicht wird.
  • Die vorliegende Erfindung hat somit zur Aufgabe, eine Schaltung zur Regelung der Stromversorgung eines Verbrauchers sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Schaltung bereitzustellen, bei welchem sowohl kurze Anstiegs- als auch kurze Fallzeiten ermöglicht werden.
  • Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltung zum Betrieb eines Verbrauchers umfassend eine Stromquelle zur Bereitstellung einer Stromversorgung für einen Verbraucher und einen parallel zum Verbraucher geschalteten ersten Schalter, wobei durch Öffnen und Schließen des ersten Schalters der Strom in Form von getakteten Strompulsen an den Verbraucher übermittelt wird.
  • Hierbei ist ein parallel zum ersten Schalter und in Reihe zum Verbraucher geschalteter zweiter Schalter vorgesehen, welcher gegenphasig zum ersten Schalter geöffnet und geschlossen wird und eine parallel zum ersten Schalter und in Reihe zum Verbraucher geschaltete Last mit hoher Lastspannung.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betrieb einer Schaltung, wobei die Schaltung eine Stromquelle zur Bereitstellung einer Stromversorgung für einen Verbraucher, einen parallel zum Verbraucher geschalteten ersten Schalter, einen parallel zum ersten Schalter und in Reihe zum Verbraucher geschalteten zweiten Schalter und eine parallel zum ersten Schalter und in Reihe zum Verbraucher geschaltete Last mit hoher Lastspannung umfasst. Das Verfahren umfasst hierbei folgende Schritte: Öffnen und Schließen des ersten Schalters zur Übermittlung von getakteten Strompulsen an den Verbraucher und Öffnen und Schließen des zweiten Schalters gegenphasig zum ersten Schalter.
  • Vorteilhafterweise ist die Stromquelle eine Gleichstromquelle.
  • In einer ersten Ausführungsform ist die Last parallel zum zweiten Schalter geschaltet.
  • In dieser ersten Ausführungsform kann die Last ein Widerstand, ein spannungsabhängiger Widerstand, ein Kondensator, eine Diode, eine Zenerdiode, eine Suppressordiode, ein Halbleiter mit kontrolliertem Avalancheverhalten oder eine Kombination hieraus sein.
  • In einer zweiten bis sechsten Ausführungsform sind der zweite Schalter und die Last in einem Bauelement kombiniert.
  • Vorzugsweise sind hierbei die Last und der zweite Schalter in einem Halbleiterschalter mit kontrolliertem Avalancheverhalten kombiniert.
  • Vorteilhafterweise kann das kontrollierte Avalancheverhalten des Halbleiterschalters durch die Eigenschaften des Halbleiters bewirkt werden.
  • Alternativ kann das kontrollierte Avalancheverhalten des Halbleiterschalters durch externe Beschaltung des Halbleiterschalters bewirkt werden.
  • In einer zweiten Ausführungsform ist eine erste Schutzdiode parallel zum Verbraucher geschaltet.
  • In einer dritten Ausführungsform ist eine zweite Schutzdiode in Reihe zum Verbraucher geschaltet.
  • In einer vierten Ausführungsform ist ein erster Widerstand parallel zum zweiten Schalter geschaltet.
  • In einer fünften Ausführungsform ist eine Konstantstromlast parallel zum zweiten Schalter geschaltet.
  • In einer sechsten Ausführungsform ist eine Vorrichtung zur Strommessung vorgesehen und es wird ein Signal mittels einer geeigneten Anordnung dem zweiten Schalter so zugeführt, dass der zweite Schalter unterhalb eines bestimmten Stromes wieder leitend gesteuert wird.
  • Weitere Merkmale, Vorteile und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung sollen nun mehr anhand der Figuren der begleitenden Zeichnungen und der detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen erläutert werden. Hierbei zeigt
  • 1 eine erste Phase einer bekannten Schaltung,
  • 2 eine zweite Phase einer bekannten Schaltung,
  • 3 eine dritte Phase einer bekannten Schaltung,
  • 4 eine erste Phase eines ersten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung,
  • 5 eine zweite Phase eines ersten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung,
  • 6. eine dritte Phase eines ersten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung,
  • 7 die dritte Phase eines zweiten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung,
  • 8 die dritte Phase eines dritten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung
  • 9 die dritte Phase eines vierten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung,
  • 10 die dritte Phase eines fünften Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung.
  • 11 die dritte Phase eines sechsten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung
  • In den 4–11 sind verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dargestellt. Gleiche Komponenten sind hierbei mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Eine Schaltung 11 gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Stromquelle 1, welche vorzugsweise eine getaktete Stromquelle SMC (switch mode current source) ist. Die Stromquelle 1 wird mittels einer Regeleinrichtung 2 gesteuert, so dass der Strom I1, welcher von der Stromquelle 1 bereitgestellt wird, konstant gehalten werden kann. Die Regeleinrichtung umfasst hierbei mittels eines Widerstandes 3 eine Strommesseinrichtung um eine entsprechende Ansteuerung der Stromquelle zu gewährleisten.
  • Die Schaltung 11 umfasst des Weiteren eine Induktivität 4 sowie einen Verbraucher 10, welcher mittels der Stromquelle 1 mit Strom versorgt wird. Der Verbraucher 10 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel beispielhaft als eine in Durchlassrichtung betriebene Diode dargestellt, ist aber nicht auf die dargestellte Ausführung beschränkt und auf jeden anderen beliebigen Verbraucher 10 anwendbar, welcher mit Strompulsen betrieben wird.
  • Parallel zum Verbraucher 10 weist die Schaltung 11 einen ersten Schalter 7 auf, welcher durch einen ersten Treiber 6 angesteuert wird. Hierfür wird dem ersten Treiber 6 ein Pulse Control Signal 5 bestehend aus Pulsen und Pulspausen zugeführt, so dass in der Pulspause der Schalter 7 mittels des Treibers 6 leitend gesteuert ist und während eines Pulses schlagartig sperrend gesteuert wird.
  • Wie bereits erläutert ist in der vorliegenden Beschreibung eine erste Pulspause mit P1 bezeichnet, ein darauffolgender Puls mit P2 und eine sich an den Puls P2 anschließende zweite Pulspause mit P3. Obwohl sich die vorliegende Beschreibung auf die Erläuterung von drei Pulsphasen P1, P2 und P3 beschränkt, ist es klar, dass sich an diese Phase eine längere aus mehreren Pulsen und Pulspausen bestehende Folge anschließt. Insbesondere die Phasen 22 und P3 wiederholen sich.
  • Wie bereits erläutert ergeben sich bei der bekannten Schaltung Probleme hinsichtlich langer Fallzeiten. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird daher vorgeschlagen, einen zweiten Schalter vorzusehen, welcher in Reihe zum Verbraucher 10 und parallel zum ersten Schalter 7 geschaltet ist. Dieser zweite Schalter wird gegenphasig zum ersten Schalter 7 angesteuert, das heißt, wenn der erste Schalter sperrend gesteuert wird, so wird der zweite Schalter leitend gesteuert und umgekehrt. Des Weiteren ist eine Last 14 vorgesehen, welche in Reihe zum Verbraucher 10 und parallel zum ersten Schalter 6 angeordnet ist und eine hohe Lastspannung aufweist. Hierdurch können die Fallzeiten deutlich verkürzt werden.
  • Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Schaltung 11 wird anhand eines ersten Ausführungsbeispieles, wie es in den 4, 5 und 6 dargestellt ist, im Folgenden erläutert. Hierbei ist in 4 die erste Phase 21 des Pulse Control Signal 5 dargestellt, in 5 ist die zweite Phase P2 des Pulse Control Signals dargestellt und in 6 ist die dritte Phase P3 des Pulse Control Signals dargestellt.
  • 4 zeigt einen Pulsinvertierer 15 welcher das Pulskontrollsignal 5 invertiert und an einen zweiten Treiber 12 übermittelt. Der zweite Treiber 12 entspricht in seiner Funktionsweise dem ersten Treiber 6 und dient zur Ansteuerung des zweiten Schalters 13. In diesem ersten Ausführungsbeispiel ist die Last 14 parallel zum zweiten Schalter 13 geschaltet.
  • In 4 ist die erste Phase 21 des Pulse Control Signals 5 dargestellt. Während der Pulspause ist der erste Schalter 7 leitend gesteuert und der zweite Schalter 13 ist sperrend gesteuert. Der eingestellte und durch die Stromquelle 1 eingeprägte Strom I1 fließt durch die Induktivität 4 und den ersten Schalter 7 zurück zur Stromquelle 1. Der Verbraucher 10, die Last 14 und der Schalter 13 sind stromlos.
  • In 5 ist die zweite Phase P2, nämlich das Pulssignal schematisch dargestellt. Durch das Pulssignal wird der erste Schalter 7 schlagartig sperrend gesteuert und gleichzeitig der zweite Schalter 13 leitend gesteuert, so dass der durch die Stromquelle 1 eingeprägte Strom I1 nun nicht mehr durch den ersten Schalter 7 sondern aufgrund des Verhaltens der Stromquelle 1 und der Induktivität 4 pulsartig und rechteckförmig mit kurzer Anstiegszeit durch den Verbraucher 10 und den zweiten Schalter 13 zurück zur Stromquelle 1 fließt.
  • In 6 ist schematisch die dritte Phase P3 dargestellt. In dieser Pulspause wird der erste Schalter 7 wieder leitend gesteuert und gleichzeitig der zweite Schalter 13 sperrend gesteuert. Hierdurch wird der Verbraucher 10 stromlos ebenso wie der zweite Schalter 13 und der eingeprägte Strom I1 fließt wieder über die Induktivität und durch den ersten Schalter 7 zurück zur Stromquelle 1.
  • Zu Beginn der dritten Phase P3 fließt durch den Verbraucher 10 aufgrund der während der zweiten Phase P2 in den Leitungsinduktivitäten 8, 9 gespeicherten magnetischen Energie ein Strom I2 , Der Strom I2 hat zu Beginn der dritten Phase P3 den gleichen Wert wie der Strom I1, er nimmt aber mit zunehmender Zeit ab, bis er schließlich null geworden ist.
  • Im vorliegenden ersten Ausführungsbeispiel ist parallel zum zweiten Schalter 13 eine Last 14 vorgesehen, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Zenerdiode mit hoher Zenerspannung sein kann. Der abklingende Strom I2 generiert hierbei an der Last 14 eine Lastspannung UL die zusammen mit der Verbraucherspannung UV des Verbrauchers 10 einen Gesamtspannungswert hinsichtlich der Fallzeit des Stromes I2 bildet. Vorteilhafterweise ist die Last 14 dahingehend ausgestaltet, dass sich eine hohe Lastspannung UL ergibt, so dass die Fallzeit des Stromes I2 sehr kurz ist.
  • Falls die Verbraucherspannung UV und die Lastspannung UL nicht stromabhängig sind, so gilt für die Fallzeit t des Stromes I2:
    Figure 00100001
  • In dem einleitend genannten Beispiel bei einer Leitungsinduktivität von jeweils 50 nH, einem Laststrom von 100 A, einer Verbraucherspannung UV von 2 V und einer Lastspannung UL von 100 V ergibt sich für die Fallzeit:
    Figure 00100002
  • Durch die erfindungsgemäße gegenphasige Ansteuerung der beiden Schalter kann somit der Strom I2 gezielt über eine Last mit einer hohen Lastspannung innerhalb einer kurzen Zeitdauer auf null gebracht werden.
  • In 4, 5 und 6 ist eine erste Ausführungsform dargestellt, bei welcher der Schalter 13 vorzugsweise ein Halbleiterschalter ist und die Last 14 parallel zu dem zweiten Schalter 13 geschaltet ist. Die Last kann ein Widerstand, ein spannungsabhängiger Widerstand, ein Kondensator, eine Diode, eine Zenerdiode, Suppressordiode, ein steuerbarer Halbleiter mit kontrolliertem Avalanche-Verhalten und einem ähnlichen Verhalten wie eine Zenerdiode sein oder aus einer Kombination der genannten Elemente bestehen. Ein Halbleiter mit einem kontrollierten Avalanche-Verhalten im Sinne der vorliegenden Erfindung ist hierbei ein steuerbarer Halbleiter, beispielsweise ein bipolarer Transistor, FET, IGBT, mit einer definierten Durchbruchspannung (break down voltage). Erreicht oder überschreitet eine an diesem Halbleiter anliegende Spannung die Durchbruchspannung, so wird der Halbleiter trotz Sperrung am Steuereingang leitend (Avalanche-Durchbruch) und hält die anliegende Spannung auf einem Wert entsprechend seiner Durchbruchspannung.
  • In 7 ist eine zweite Ausführungsform gemäß der Schaltung 11 der vorliegenden Erfindung dargestellt. In 7 wird als zweiter Schalter 16 ein Halbleiterschalter mit kontrolliertem Avalanche-Verhalten verwendet, wodurch dieser Schalter zusätzlich die Funktion einer Last hat. Somit ist nicht wie im ersten Ausführungsbeispiel eine zusätzliche parallel zum Schalter geschaltete Last notwendig. Das Avalance-Verhalten des zweiten Schalters 16 kann hierbei entweder durch die Eigenschaft des Halbleiters selbst oder durch geeignete externe Beschaltung des Halbleiters herbei geführt sein. Zu beginn der dritten Phase P3 wie in 7 dargestellt, während der zweite Schalter 16 sperrend gesteuert ist, generiert der Strom I2 am zweiten Schalter 16 eine so hohe Spannung, dass dieser in den Avalance-Durchbruch kommt und die anliegende Spannung so lange auf dem Wert seiner Durchbruchspannung hält, bis der Strom I2 zu null geworden ist. Wird für den zweiten Schalter 16 ein Halbleiter gewählt, der eine hohe Durchbruchspannung hat, so ist die Fallzeit des Stromes I2 sehr kurz.
  • In den 7–11 sind weitere Ausführungsbeispiele der vorliegenden erfindungsgemäßen Schaltung 11 dargestellt, bei welchen der zweite Schalter 16 jeweils ein Halbleiterschalter mit kontrolliertem Avalanche-Verhalten ist. Der zweite Schalter 16 hat in den dargestellten Ausführungsformen eine parasitäre Parallel-Kapazität (Drain-Source-Kapazität), welche schematisch als Kondensator 17 mit einer Kapazität C im Schaltbild dargestellt ist. Zu Beginn der dritten Phase 23, wenn der Strom I2 sich dem Nullwert nähert, geht der zweite Schalter 16 bei noch anliegender Durchbruchspannung aus dem Avalanche-Durchbruch in den Sperrzustand über. Hierbei bleibt die Parallel-Kapazität unerwünscht auf einem Spannungswert UC geladen, entsprechend dem Wert der Durchbruchspannung des zweiten Schalters 16. Diese Spannung UC ist derart gerichtet, dass sie an dem Verbraucher 10 invers anliegt. Wird als Verbraucher 10 beispielsweise eine Diode mit geringer Sperrspannung verwendet, so würde diese aufgrund der anliegenden Inversspannung zerstört werden. Dieses Problem wird bei dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel vermieden.
  • 7 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der parallel zum Verbraucher 10 eine erste Schutzdiode 18 geschaltet ist und somit eine Inversspannung an dem Verbraucher 10 vermieden wird.
  • 8 zeigt eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung 11, bei der eine zweite Schutzdiode 19 in Reihe zum Verbraucher 10 liegt und somit ebenfalls eine Inversspannung an dem Verbraucher 10 vermieden wird.
  • 9 zeigt eine vierte Ausführungsform, bei der ein erster Widerstand 20 parallel zum zweiten Schalter 16 liegt und so die parasitäre Parallelkapazität C des Kondensators 17 entlädt. Hierbei ist der Widerstand so dimensioniert, dass zu dem Zeitpunkt, in welchem der Strom I2 zu null geworden ist, auch die Spannung UC am zweiten Schalter 16 zu null geworden ist, die Kapazität C somit entladen ist und dadurch eine Inversspannung an dem Verbraucher 10 vermieden wird.
  • 10 zeigt eine fünfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung 11, bei welcher eine Konstantstromlast 21 parallel zum zweiten Schalter 16 liegt und somit die Kapazität C entlädt. Hierbei ist die Konstantstromlast 21 so dimensioniert, dass zu dem Zeitpunkt, in welchem der Strom I2 zu null geworden ist, auch die Spannung UC am zweiten Schalter 16 zu null geworden ist, die Kapazität C somit entladen ist und dadurch eine Inversspannung an dem Verbraucher 10 vermieden wird.
  • 11 zeigt eine sechste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung, bei welcher über einen in Reihe zum zweiten Schalter 16 geschalteten beispielhafen zweiten Widerstand 22 der Strom I2 gemessen wird und das Messsignal über eine geeignete Anordnung in der Treiberschaltung 12 dem zweiten Schalter 16 so zugeführt wird, dass dieser unterhalb eines bestimmten Stromwertes I2 wieder leitend gesteuert wird und somit die Kapazität C entladen ist, wenn der Strom I2 zu null geworden ist. Dadurch tritt keine Inversspannung an dem Verbraucher 10 auf. Statt einer Strommessung mittels eines Widerstandes ist auch jede andere Art der Strommessung möglich, um den zweiten Schalter 16 unterhalb eines bestimmten Stromwertes wieder leitend zu steuern. Beispielsweise kann die Strommessung auch mittels eines Stromwandlers erfolgen.
  • Die in dem zweiten bis sechsten Ausführungsbeispiel genannten Möglichkeiten zum Schutz des Verbrauchers 10 vor einer Inversspannung können auch im ersten Ausführungsbeispiel angewendet werden.
  • Mit der vorliegenden Erfindung wird es daher ermöglicht, einen Verbraucher 10 mit Strompulsen von kurzer Anstiegszeit und gleichzeitig kurzer Fallzeit zu versorgen.

Claims (14)

  1. Schaltung zum Betrieb eines Verbrauchers (10) umfassend eine Stromquelle (1) zur Bereitstellung einer Stromversorgung für einen Verbraucher (10) und einen parallel zum Verbraucher (10) geschalteten ersten Schalter (7), wobei durch Öffnen und Schließen des ersten Schalters (7) der Strom in Form von getakteten Strompulsen an den Verbraucher (10) übermittelt wird, gekennzeichnet durch einen parallel zum ersten Schalter (7) und in Reihe zum Verbraucher (10) geschalteten zweiten Schalter (13, 16), welcher gegenphasig zum ersten Schalter (7) geöffnet und geschlossen wird und eine parallel zum ersten Schalter (7) und in Reihe zum Verbraucher (10) geschaltet Last (14, 16) mit hoher Lastspannung.
  2. Schaltung nach Anspruch 1, wobei die Stromquelle (1) eine Gleichstromquelle ist.
  3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Last (14) parallel zum zweiten Schalter (13) geschaltet ist.
  4. Schaltung nach Anspruch 3, wobei die Last (14) ein Widerstand, ein spannungsabhängiger Widerstand, ein Kondensator, eine Diode, eine Zenerdiode, eine Supressordiode, ein Halbleiter mit kontrolliertem Avalancheverhalten oder eine Kombination hieraus ist.
  5. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der zweite Schalter (16) und die Last (16) in einem Bauelement kombiniert sind.
  6. Schaltung nach Anspruch 5, wobei die Last (16) und der zweite Schalter (16) in einem Halbleiterschalter mit kontrolliertem Avalancheverhalten kombiniert sind.
  7. Schaltung nach Anspruch 6, wobei das kontrollierte Avalancheverhalten des Halbleiterschalters durch die Eigenschaften des Halbleiters bewirkt wird.
  8. Schaltung nach Anspruch 6, wobei das kontrollierte Avalancheverhalten des Halbleiterschalters durch externe Beschaltung des Halbleiterschalters bewirkt wird.
  9. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine erste Schutzdiode (18) parallel zum Verbraucher (10) geschaltet ist.
  10. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine zweite Schutzdiode (19) in Reihe zum Verbraucher (10) geschaltet ist.
  11. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein erster Widerstand (20) parallel zum zweiten Schalter (13, 16) geschaltet ist.
  12. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine Konstantstromlast (21) parallel zum zweiten Schalter (13, 16) geschaltet ist.
  13. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein zweiter Widerstand (22) in Reihe zum zweiten Schalter (13, 16) geschaltet ist und wobei eine Vorrichtung zur Strommessung vorgesehen ist und wobei ein Signal mittels einer geeigneten Anordnung dem zweiten Schalter (13, 16) so zugeführt wird, dass der zweite Schalter (13, 16) unterhalb eines bestimmten Stromes wieder leitend gesteuert wird.
  14. Verfahren zum Betrieb einer Schaltung, wobei die Schaltung (11) eine Stromquelle (1) zur Bereitstellung einer Stromversorgung für einen Verbraucher (10), einen parallel zum Verbraucher (10) geschalteten ersten Schalter (7), einen parallel zum ersten Schalter (7) und in Reihe zum Verbraucher (10) geschalteten zweiten Schalter (13, 16) und eine parallel zum ersten Schalter (7) und in Reihe zum Verbraucher (10) geschaltete Last (14, 16) mit hoher Lastspannung umfasst, umfassend die Schritte Öffnen und Schließen des ersten Schalters (7) zur Übermittlung von getakteten Strompulsen an den Verbraucher (10) und Öffnen und Schließen des zweiten Schalters (13, 16) gegenphasig zum ersten Schalter (7).
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