DE102009010012B4 - Ansteuerverfahren für eine elektrische Halbleiterschaltung - Google Patents

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Abstract

Ansteuerverfahren für eine elektrische Halbleiterschaltung, umfassend die Schritte:- Bereitstellen einer elektrischen Halbleiterschaltung (1) mit-- einer elektrischen Quelle (2),-- einer Brückenschaltung (3) aus mehreren in einem ersten Längszweig (6) und einem zweiten Längszweig (6) angeordneten Halbleiterschaltern (7, 8) und einem zwischen den Längszweigen (6) angeordneten Querzweig (10) und-- einer in dem Querzweig (10) angeordneten Last (4),- Ansteuern der Brückenschaltung (3) mit einem ersten Ansteuerzyklus (AB1) derart, das s-- ein Lastkreis (LAB) zum Betreiben der Last (4) ausgebildet wird und-- unmittelbar nach der Ausbildung des Lastkreises (LAB) ein erster Freilaufkreis (FAB1) ausbildet wird, und- Ansteuern der Brückenschaltung (3) mit einem zweiten Ansteuerzyklus (AB2) derart, dass- der Lastkreis (LAB) erneut ausgebildet wird und-- unmittelbar nach der erneuten Ausbildung des Lastkreises (LAB) ein von dem ersten Freilaufkreis (FAB1) verschiedener zweiter Freilaufkreis (FAB2) ausbildet wird, wobei zum Erzeugen von Ansteuersignalen (P) in den Ansteuerzyklen (AB1, AB2) ein Zählersignal (Z) mit einem ersten Schwellwert (T1) und einem zweiten Schwellwert (T2) verglichen wird, wobei das Zählersignal (Z) periodisch zurückgesetzt wird und bei Übereinstimmung des Zählersignals (Z) mit dem ersten Schwellwert (T1) ein Ansteuerzyklus (AB1, AB2) beginnt, und wobei. die Ansteuersignale (P) aus einem durch den Vergleich mit dem ersten Schwellwert (T1) gewonnenen ersten pulsweitenmodulierten Signal (M1) und einem durch den Vergleich mit dem zweiten Schwellwert (T2) gewonnenen zweiten pulsweitenmodulierten Signal (M2) erzeugt werden, wobei die Signale (M1, M2) eingangsseitig an einem Schalter (16) anliegen und zur Erzeugung der Ansteuersignale (P) ausgangsseitig umgeschaltet werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Ansteuerverfahren für eine elektrische Halbleiterschaltung.
  • Elektrische Halbleiterschaltungen mit bürstenlosen Gleichstrommotoren werden in der Praxis für eine Vielzahl von Antriebsaufgaben eingesetzt. Zur Erzeugung eines Antriebsmoments müssen die Motorphasen des Gleichstrommotors derart angesteuert und mit Strom beaufschlagt werden, dass sich die Permanentmagnete des Rotors mit dem sich im Stator ausbildenden und wandernden magnetischen Feld ausrichten. Der Strom muss somit zwischen den Motorphasen in Abhängigkeit der Stellung des Rotors kommutieren.
  • Beim Betreiben des Gleichstrommotors werden in Abhängigkeit des Stromflusses unterschiedliche Lastkreise ausgebildet. Aufgrund der Spulen des Gleichstrommotors muss das Kommutieren von einem Lastkreis auf den nächsten Lastkreis derart erfolgen, dass dazwischen ein Freilaufkreis ausgebildet wird, über den sich der durch die Spulen getriebene Stromfluss zunächst abbauen kann. Die zum Ansteuern des Gleichstrommotors vorgesehenen Halbleiterschalter müssen somit eine Vielzahl von Schaltvorgängen ausführen, wodurch in den einzelnen Halbleiterschaltern Schaltverluste verursacht werden. Die Schaltverluste führen zu Temperaturerhöhungen der Halbleiterschalter, die sich ohne geeignete Gegenmaßnahmen nachteilig auf die Lebensdauer der Halbleiterschalter auswirken.
  • Ansteuerverfahren aus dem Stand der Technik sind beispielsweise aus DE 198 10 875 A1 , US 5 365 422 A und DE 44 13 163 A1 bekannt.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ansteuerverfahren für eine elektrische Halbleiterschaltung derart weiterzubilden, dass die Lebensdauer der Halbleiterschalter verlängert wird.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Ansteuerverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die Temperaturbelastung einzelner stark belasteter Halbleiterschalter reduziert werden kann, ohne dass sich die Schaltverluste aller Halbleiterschalter insgesamt reduziert. Hierzu wird die Brückenschaltung mit unterschiedlichen Ansteuerzyklen angesteuert. Bei dem ersten Ansteuerzyklus wird die Brückenschaltung derart angesteuert, dass sich unmittelbar nach der Ausbildung des Lastkreises ein erster Freilaufkreis ausbildet, wohingegen bei dem zweiten darauffolgenden Ansteuerzyklus die Brückenschaltung derart angesteuert wird, dass unmittelbar nach der erneuten Ausbildung des Lastkreises ein von dem ersten Freilaufkreis verschiedener zweiter Freilaufkreis ausgebildet wird. Dadurch, dass nach der Ausbildung des Lastkreises verschiedene Freilaufkreise ausgebildet werden, werden die hierzu erforderlichen Halbleiterschalter gleichmäßiger beansprucht, als im Falle der Ausbildung nur eines Freilaufkreises, der nach jeder Ausbildung des Lastkreises ausgebildet wird. Durch die gleichmäßigere Belastung der Halbleiterschalter werden Temperaturspitzen einzelner Halbleiterschalter vermieden, ohne dass die Schaltverluste aller Halbleiterschalter insgesamt reduziert werden. Da Temperaturspitzen einen wesentlichen Einfluss auf die Lebensdauer von Halbleiterschaltern haben, kann durch deren Abbau die Lebensdauer dieser Halbleiterschalter und somit der Halbleiterschaltung insgesamt in einfacher Weise verlängert werden. Aufwendige Gegenmaßnahmen zur Verlängerung der Lebensdauer, wie beispielsweise eine Überdimensionierung der Halbleiterschalter, eine Kühlung der Halbleiterschalter oder eine für die elektromagnetische Verträglichkeit nachteilige Erhöhung der Schaltgeschwindigkeit sind nicht erforderlich. Dementsprechend können die Halbleiterschalter mit einem höheren Strom, mit einer für die elektromagnetische Verträglichkeit günstigeren, also langsameren, Schaltgeschwindigkeit und/oder mit einer verringerten Kühlung betrieben werden. Die Last ist beispielsweise ein bürstenloser Gleichstrommotor.
  • Ein Ansteuerverfahren nach Anspruch 2 gewährleistet eine gleichmäßigere Temperaturbelastung der Halbleiterschalter. Dadurch, dass die Freilaufkreise abwechselnd ausgebildet werden, wird eine optimale Vergleichmäßigung der Schaltvorgänge erzielt.
  • Ein Ansteuerverfahren nach Anspruch 3 hat sich in der Praxis bewährt. Der durch die Last getriebene Strom wird in dem zweiten Freilaufkreis in einfacher Weise abgebaut.
  • Ein Ansteuerverfahren nach Anspruch 4 hat sich in der Praxis bewährt. Der durch die Last getriebene Strom wird in dem ersten Freilaufkreis in einfacher Weise abgebaut.
  • Ein erfindungsgemäßes Ansteuerverfahren ermöglicht in einfacher Weise das Erzeugen der Ansteuersignale. Das Ansteuerverfahren wird auch als mittig ausgerichtete Pulsweitenmodulation bezeichnet (center aligned PWM).
  • Ein erfindungsgemäßes Ansteuerverfahren ermöglicht in einfacher Weise das Erzeugen der Ansteuersignale mit nur einer Pulsweitenmodulationseinheit.
  • Ein Ansteuerverfahren nach Anspruch 5 ermöglicht in einfacher Weise das Erzeugen der Ansteuersignale im ersten Ansteuerzyklus.
  • Ein Ansteuerverfahren nach Anspruch 6 ermöglicht in einfacher Weise das Erzeugen der Ansteuersignale im zweiten Ansteuerzyklus.
  • Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung. Es zeigen:
    • 1 eine elektrische Halbleiterschaltung in einem ersten Schaltzustand zur Ausbildung eines Lastkreises,
    • 2 die elektrische Halbleiterschaltung gemäß 1 in einem zweiten Schaltzustand zur Ausbildung eines ersten Freilaufkreises,
    • 3 die elektrische Halbleiterschaltung gemäß 1 in einem dritten Schaltzustand zur Ausbildung eines zweiten Freilaufkreises,
    • 4 eine zeitliche Darstellung der Ansteuersignale in den Schaltzuständen gemäß den 1 bis 3,
    • 5 eine Ansteuerschaltung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zur Erzeugung der Ansteuersignale in 4,
    • 6 eine Treiberschaltung der Ansteuerschaltung in 5,
    • 7 eine zeitliche Darstellung der Signalerzeugung in der Ansteuerschaltung gemäß 5,
    • 8 eine Ansteuerschaltung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel zur Erzeugung der Ansteuersignale in 4, und
    • 9 eine zeitliche Darstellung der Signalerzeugung in der Ansteuerschaltung gemäß 8.
  • Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Eine elektrische Halbleiterschaltung 1 weist eine als Gleichspannungsquelle ausgebildete elektrische Quelle 2 auf, die über eine Brückenschaltung 3 mit einer als bürstenlosen Gleichstrommotor ausgebildeten Last 4 verbunden ist. Die Last wird nachfolgend als Gleichstrommotor 4 bezeichnet.
  • Der Gleichstrommotor 4 ist dreiphasig ausgebildet und weist für jede Phase A, B, C einen Motoranschluss 5 auf. Die Motoranschlüsse werden entsprechend den Phasen mit 5A, 5B und 5C bezeichnet. Die Brückenschaltung 3 ist entsprechend dem Gleichstrommotor 4 dreiphasig ausgebildet und weist drei Längszweige 6A, 6B und 6C auf. Jeder der Längszweige 6A, 6B, 6C weist einen ersten Halbleiterschalter 7A, 7B, 7C und einen in Reihe dazu geschalteten zweiten Halbleiterschalter 8A, 8B, 8C auf. Die Halbleiterschalter 7, 8 sind beispielsweise als MOSFET oder IGBT ausgebildet.
  • Zwischen den Halbleiterschaltern 7, 8 ist jeweils ein Knoten 9A, 9B, 9C angeordnet. Die Knoten 9A, 9B, 9C sind mit den entsprechenden Motoranschlüssen 5A, 5B, 5C verbunden, so dass zwischen den Knoten 9A, 9B, 9C Querzweige 10A, 10B, 10C ausgebildet sind, in denen jeweils der Gleichstrommotor 4 angeordnet ist. Die Querzweige 10A, 10B, 10C sind in 1 durch entsprechende Pfeile angedeutet.
  • Zur Ansteuerung der Halbleiterschalter 7, 8 ist eine Ansteuereinheit 11 vorgesehen, die mit Steueranschlüssen der Halbleiterschalter 7, 8 verbunden ist.
  • 1 zeigt einen ersten Schaltzustand der Halbleiterschaltung 1, bei dem die Halbleiterschalter 8A und 7B eingeschaltet sind, so dass der Stromfluss durch den Gleichstrommotor 4 über die Anschlüsse 5A und 5B erfolgt. Der hierdurch ausgebildete Lastkreis wird mit LAB bezeichnet. Darüber hinaus existieren weitere Schaltzustände, so dass der Reihe nach in Abhängigkeit der Drehstellung des Gleichstrommotors 4 weitere Lastkreise LBC, LCA, LBA, LCB und LAC ausgebildet werden. Nachfolgend wird die Ansteuereinheit 11 sowie das entsprechende Ansteuerverfahren ausgehend von dem Lastkreis LAB beschrieben. Die nachfolgenden Ausführungen gelten für die weiteren Lastkreise LBC, LCA, LBA, LCB, LAC entsprechend.
  • Die Ansteuereinheit 11 ist derart ausgebildet, dass die Brückenschaltung 3 mit einem ersten Ansteuerzyklus AB1, bei dem unmittelbar nach der Ausbildung des Lastkreises LAB ein erster Freilaufkreis FAB1 ausgebildet wird, und einem zweiten Ansteuerzyklus AB2, bei dem unmittelbar nach der Ausbildung des Lastkreises LAB ein von dem ersten Freilaufkreis FAB1 verschiedener zweiter Freilaufkreis FAB2 ausgebildet wird, betreibbar ist. 2 zeigt einen zweiten Schaltzustand der Halbleiterschaltung 1, bei dem die Halbleiterschalter 7A und 7B eingeschaltet sind und somit der erste Freilaufkreis FAB1 ausgebildet wird. 3 zeigt entsprechend einen dritten Schaltzustand der Halbleiterschaltung 1, bei dem die Halbleiterschalter 8A und 8B eingeschaltet sind und somit der zweite Freilaufkreis FAB2 ausgebildet wird. Der erste Ansteuerzyklus AB1 entspricht somit der Schaltfolge der in den 1 und 2 gezeigten Schaltzustände. Der zweite Ansteuerzyklus AB2 entspricht demgegenüber der Schaltfolge der in den 1 und 3 gezeigten Schaltzustände.
  • Die Halbleiterschalter 7, 8 sind bei einem hohen Signalpegel an ihrem jeweiligen Steuereingang eingeschaltet und bei einem niedrigen Signalpegel ausgeschaltet. Der hohe Signalpegel wird nachfolgend als H-Pegel und der niedrige Signalpegel als L-Pegel bezeichnet.
  • Zur Erzeugung der Ansteuerzyklen AB1 und AB2 müssen an den Halbleiterschaltern 7A, 7B, 8A, 8B die in 4 gezeigten Ansteuersignale P7A, P7B, P8A und P8B in der Ansteuereinheit 11 erzeugbar sein. Der erste Ansteuerzyklus AB1 ist - wie aus 4 ersichtlich - aus einem ersten Ansteuerschema P1 zur Ausbildung des Lastkreises LAB und aus einem zweiten Ansteuerschema P2 zur Ausbildung des ersten Freilaufkreises FAB1 zusammengesetzt. Demgegenüber ist der zweite Ansteuerzyklus AB2 aus dem ersten Ansteuerschema P1 und einem dritten Ansteuerschema P3 zur Ausbildung des zweiten Freilaufkreises FAB2 zusammengesetzt. Die Ansteuerzyklen AB1 und AB2 können abwechselnd unmittelbar aufeinander folgen, beispielsweise bei einem Stillstand des Gleichstrommotors 4, oder aufgrund dazwischen liegender Ansteuerzyklen für die Lastkreise LBC, LCA, LBA, LCB und LAC infolge einer Drehung des Gleichstrommotors 4 nicht unmittelbar aufeinander folgen. Im Allgemeinen ist die Auslegung bei Gleichstrommotoren 4 jedoch derart, dass auch bei einer Drehung mit maximaler Geschwindigkeit noch einige Ansteuerzyklen AB1 und AB2 unmittelbar aufeinander folgen.
  • Zur Erzeugung der Ansteuersignale P7A, P7B, P8A, P8B weist die Ansteuereinheit 11 eine Ansteuerschaltung 12 auf. Die Ansteuersignale für die weiteren Lastkreise LBC, LCA, LBA, LCB, LAC können durch eine jeweilige Kommutierungsschaltung aus Signalen der Ansteuerschaltung 12 erzeugt werden.
  • Die Ansteuerschaltung 12 weist eine Pulsweitenmodulationseinheit 13 mit einem Zähler 14 und einem Vergleicher 15 auf. Die Pulsweitenmodulationseinheit 13 ist mit einem ersten Eingang I1 eines Schalters 16 verbunden. Eine erste Konstantsignalquelle 17 ist mit einem zweiten Eingang I2 des Schalters 16 verbunden. Der Schalter 16 weist einen Steuereingang S auf, der mit der Pulsweitenmodulationseinheit 13 verbunden ist. In Abhängigkeit des Signalpegels an dem Steuereingang S wird der erste Eingang I1 auf einen ersten Ausgang O1 oder einen zweiten Ausgang O2 und entsprechend der zweite Eingang I2 auf den zweiten Ausgang O2 oder den ersten Ausgang O1 geschaltet.
  • Der erste Ausgang O1 des Schalters 16 ist mit einem Eingang p8A einer Treiberschaltung 18 verbunden. Entsprechend ist der zweite Ausgang O2 über einen Invertierer 19 mit einem weiteren Eingang p8B der Treiberschaltung 18 verbunden. Eine zweite Konstantsignalquelle 20 ist mit einem Eingang p7A und eine dritte Konstantsignalquelle 21 mit einem Eingang p7B der Treiberschaltung 18 verbunden.
  • Zur Ansteuerung der Halbleiterschalter 7A, 7B, 8A, 8B weist die Treiberschaltung 18 entsprechende Ausgänge P7A, P7B, P8A und P8B auf, die mit den Steuereingängen der Halbleiterschalter 7A, 7B, 8A, 8B verbunden sind.
  • Die Treiberschaltung 18 erzeugt aus den eingangsseitig anliegenden Signalen die entsprechend den Ausgängen bezeichneten Ansteuersignale P7A, P7B, P8A und P8B für die Halbleiterschalter 7A, 7B, 8A, 8B. Hierzu ist der Eingang p8A über einen Invertierer 22 mit dem Ausgang P8A verbunden. Die Eingänge p8A und p7A sind mit einem UND-Glied 23 verbunden, dessen Ausgang der Ausgang p7A der Treiberschaltung 18 ist. Die Ausgänge P8B und P7B sind in entsprechender Weise mit den Eingängen P8B und P7B verbunden.
  • Nachfolgend wird die Funktionsweise der Ansteuerschaltung 12 beschrieben:
    • Der Zähler 14 erzeugt ein Zählersignal Z, das in periodischen Abständen zurückgesetzt wird. Durch das Zurücksetzen ist das Zählersignal Z sägezahnförmig ausgebildet. Mit dem Zurücksetzen beginnt ein neuer Ansteuerzyklus AB1 oder AB2. Das Zählersignal Z weist somit Zählersignalperioden ZP1 und ZP2 auf, die synchron zu den Ansteuerzyklen AB1 und AB2 sind.
  • Das Zählersignal Z wird mittels des Vergleichers 15 mit einem Schwellwert T verglichen. Ist das Zählersignal Z kleiner als der Schwellwert T, gibt die Pulsweitenmodulationseinheit 13 ein Signal mit einem L-Pegel aus, anderenfalls ein Signal mit einem H-Pegel. Das von der Pulsweitenmodulationseinheit 13 ausgegebene pulsweitenmodulierte Signal M1 sowie das Zählersignal Z als auch der Schwellwert T sind in 7 gezeigt.
  • Das pulsweitenmodulierte Signal M1 liegt am Eingang I1 des Schalters 16 an. Die erste Konstantsignalquelle 17 erzeugt ein konstantes Signal M2 mit einem L-Pegel. Die Pulsweitenmodulationseinheit 13 steuert den Schalter 16 über den Steuereingang S derart an, dass in der Zählerperiode ZP1 der Eingang I1 auf den Ausgang O1 und der Eingang I2 auf den Ausgang O2 durchgeschaltet wird und in der darauffolgenden Zählerperiode ZP2 der Eingang I1 auf den Ausgang O2 und der Eingang I2 auf den Ausgang O1 durchgeschaltet wird. Der Schalter 16 wird somit in aufeinanderfolgenden Zählerperioden ZP1, ZP2 abwechselnd umgeschaltet. Durch dieses Umschalten liegen an den Eingängen p8A und p8B die in 7 gezeigten und entsprechend bezeichneten Signale an. Die zweite und die dritte Konstantsignalquelle 20, 21 erzeugen konstante Signale mit einem H-Pegel, die an den Eingängen p7A und p7B anliegen und in 7 gezeigt und entsprechend bezeichnet sind.
  • Die Treiberschaltung 18 erzeugt aus den in 7 gezeigten Signalen p8A, P7A, P8B, p7B die in 4 gezeigten zugehörigen Ansteuersignale P8A, P7A, P8B und P7B.
  • Durch eine Ansteuerung der Halbleiterschalter 8A, 7A, 8B, 7B entsprechend 4 wird abwechselnd der erste Ansteuerzyklus AB1 und der zweite Ansteuerzyklus AB2 realisiert, so dass unmittelbar nach jeder Ausbildung des Lastkreises LAB abwechselnd die Freilaufkreise FAB1 und FAB2 ausgebildet werden.
  • Durch das beschriebene Ansteuern der Brückenschaltung 3 werden die Schaltvorgänge derart gleichmäßig auf alle Halbleiterschalter 7, 8 verteilt, dass keine Temperaturspitzen aufgrund von Schalterverlusten auftreten. Hierdurch verlängert sich die Lebensdauer der Halbleiterschalter 7, 8 deutlich. Darüber hinaus sind keine aufwendigen Gegenmaßnahmen zur Lebensdauerverlängerung erforderlich. Derartige Gegenmaßnahmen wären beispielsweise eine Überdimensionierung der Halbleiterschalter 7, 8, eine Kühlung der Halbleiterschalter 7, 8 oder eine für die elektromagnetische Verträglichkeit nachteilige Erhöhung der Schaltgeschwindigkeit. Die Schaltverluste werden durch das beschriebene Ansteuerverfahren über alle Halbleiterschalter 7, 8 gesehen nicht reduziert.
  • Tabelle 1 zeigt einen Vergleich der relativen Schaltverluste bei geringer Belastung für die Halbleiterschalter 8A, 7A, 8B und 7B, wenn ausschließlich der erste Ansteuerzyklus AB1 - wie dies bei herkömmlichen Ansteuerverfahren der Fall ist - und abwechselnd der erste und der zweite Ansteuerzyklus AB1, AB2 verwendet werden.
    Schaltverluste 8A 7A 8B 7B Insgesamt
    Herkömmliches Ansteuerverfahren 63% 26% 0% 11 % 100 %
    Erfindungsgemäßes Ansteuerverfahren 38% 12% 11% 39%
  • Tabelle 2 zeigt entsprechend Tabelle 1 die relativen Schaltverluste bei einer hohen Belastung der Halbleiterschalter 8A, 7A, 8B und 7B.
    Schaltverluste 8A 7A 8B 7B Insgesamt
    Herkömmliches Ansteuerverfahren 60% 19% 0 % 21 % 100 %
    Erfindungsgemäßes Ansteuerverfahren 40% 10% 10% 40%
  • Aus den Tabellen 1 und 2 ist ersichtlich, dass die Schaltverluste im Halbleiterschalter 8A deutlich reduziert werden können.
  • Das beschriebene Ansteuerverfahren wird auch als flankenausgerichtete Pulsweitenmodulation (edge aligned PWM) bezeichnet, da mit dem Zurücksetzen des Zählersignals Z ein neuer Ansteuerzyklus AB1 oder AB2 beginnt.
  • Nachfolgend wird anhand der 8 und 9 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Konstruktiv identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, auf dessen Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten a. Der wesentliche Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel liegt in der Ausbildung der Ansteuerschaltung 12a und dementsprechend der Ansteuereinheit 11a.
  • Die Pulsweitenmodulationseinheit 13a weist zusätzlich zu dem ersten Vergleicher 15 einen zweiten Vergleicher 24 auf. Der erste Vergleicher 15 vergleicht das Zählersignal Z mit einem ersten Schwellwert T1, wohingegen der zweite Vergleicher 24 das Zählersignal Z mit einem zweiten Schwellwert T2 vergleicht, der größer als der erste Schwellwert T1 ist. Somit erzeugt die Pulsweitenmodulationseinheit 13a die pulsweitenmodulierten Signale M1 und M2, die an den Eingängen I1 und I2 des Schalters 16 anliegen und in 9 gezeigt sind. Der Schalter 16 wird über die Pulsweitenmodulationseinheit 13a derart angesteuert, dass der Schalter 16 in aufeinanderfolgenden Zählerperioden ZP1, ZP2 abwechselnd umgeschaltet wird. In der Zählerperiode ZP1 wird der Eingang I1 auf den Ausgang O2 und der Eingang I2 auf den Ausgang O1 geschaltet, wohingegen in der Zählerperiode ZP2 der Eingang I1 auf den Ausgang O1 und der Eingang I2 auf den Ausgang O2 geschaltet wird. Der Ausgang O1 ist mit einem Steuereingang eines zurückgekoppelten ersten Flip-Flops 25 verbunden. Entsprechend ist der Ausgang O2 mit dem Steuereingang eines zurückgekoppelten zweiten Flip-Flops 26 verbunden. Die Flip-Flops 25, 26 sind derart ausgebildet, dass diese an ihren Ausgängen p8A und p8B ihren Signalpegel wechseln, wenn an den zugehörigen Steuereingängen eine steigende Signalflanke anliegt. Die steigende Signalflanke des Signals M1 in der Zählersignalperiode ZP1 führt somit zu einem H-Pegel des Signals p8B, wohingegen die steigende Signalflanke des Signals M2 in der Zählersignalperiode ZP1 zu einem H-Pegel des Signals p8A führt. Entsprechend führt die steigende Signalflanke des Signals M1 in der Zählersignalperiode ZP2 zu einem L-Pegel des Signals p8A, wohingegen die steigende Signalflanke des Signals M2 in der Zählersignalperiode ZP2 zu einem L-Pegel des Signals p8B führt. Die Konstantsignalquellen 20, 21 erzeugen entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel konstante Signale P7A, p7B mit einem H-Pegel. Somit liegen an der Treiberschaltung 18 eingangsseitig die in 9 gezeigten Signale p8A, P7A, P8B und p7B an, die den Signalen in 7 entsprechen. Die Treiberschaltung 18 erzeugt daraus entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel die Ansteuersignale P8A, P7A, P8B und P7B. Hinsichtlich der weiteren Funktionsweise wird auf das erste Ausführungsbeispiel verwiesen.
  • Da die Zählersignalperioden ZP1, ZP2 zeitlich mittig zu dem zweiten Ansteuerschema P2 bzw. zu dem dritten Ansteuerschema P3 beginnen, wird das beschriebene Ansteuerverfahren auch als mittig ausgerichtete Pulsweitenmodulation bezeichnet (center aligned PWM). Die Ansteuerzyklen AB1, AB2 sind zeitlich versetzt zu den Zählersignalperioden ZP1, ZP2 und beginnen bei Übereinstimmung des ersten Schwellwertes T1 mit dem Zählersignal Z.
  • Das Prinzip der alternierenden Ausbildung von Freilaufkreisen kann auf Lasten 4 mit zwei oder mehr Phasen angewendet werden. Die Erzeugung der Ansteuersignale P kann in der Ansteuerschaltung 12, 12a in Form von Hardware oder Software implementiert sein. Darüber hinaus kann die Ansteuerschaltung 12, 12a durch entsprechende Anpassung der Signalpegel auch für Halbleiterschalter 7, 8 eingesetzt werden, die bei einem H-Pegel ausgeschaltet und bei einem L-Pegel eingeschaltet sind.

Claims (6)

  1. Ansteuerverfahren für eine elektrische Halbleiterschaltung, umfassend die Schritte: - Bereitstellen einer elektrischen Halbleiterschaltung (1) mit -- einer elektrischen Quelle (2), -- einer Brückenschaltung (3) aus mehreren in einem ersten Längszweig (6) und einem zweiten Längszweig (6) angeordneten Halbleiterschaltern (7, 8) und einem zwischen den Längszweigen (6) angeordneten Querzweig (10) und -- einer in dem Querzweig (10) angeordneten Last (4), - Ansteuern der Brückenschaltung (3) mit einem ersten Ansteuerzyklus (AB1) derart, das s -- ein Lastkreis (LAB) zum Betreiben der Last (4) ausgebildet wird und -- unmittelbar nach der Ausbildung des Lastkreises (LAB) ein erster Freilaufkreis (FAB1) ausbildet wird, und - Ansteuern der Brückenschaltung (3) mit einem zweiten Ansteuerzyklus (AB2) derart, dass - der Lastkreis (LAB) erneut ausgebildet wird und -- unmittelbar nach der erneuten Ausbildung des Lastkreises (LAB) ein von dem ersten Freilaufkreis (FAB1) verschiedener zweiter Freilaufkreis (FAB2) ausbildet wird, wobei zum Erzeugen von Ansteuersignalen (P) in den Ansteuerzyklen (AB1, AB2) ein Zählersignal (Z) mit einem ersten Schwellwert (T1) und einem zweiten Schwellwert (T2) verglichen wird, wobei das Zählersignal (Z) periodisch zurückgesetzt wird und bei Übereinstimmung des Zählersignals (Z) mit dem ersten Schwellwert (T1) ein Ansteuerzyklus (AB1, AB2) beginnt, und wobei. die Ansteuersignale (P) aus einem durch den Vergleich mit dem ersten Schwellwert (T1) gewonnenen ersten pulsweitenmodulierten Signal (M1) und einem durch den Vergleich mit dem zweiten Schwellwert (T2) gewonnenen zweiten pulsweitenmodulierten Signal (M2) erzeugt werden, wobei die Signale (M1, M2) eingangsseitig an einem Schalter (16) anliegen und zur Erzeugung der Ansteuersignale (P) ausgangsseitig umgeschaltet werden.
  2. Ansteuerverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansteuern der Brückenschaltung (3) derart erfolgt, dass unmittelbar nach jeder weiteren Ausbildung des Lastkreises (LAB) der zur vorangegangenen Ausbildung jeweils andere Freilaufkreis (FAB1, FAB2) ausbildet wird.
  3. Ansteuerverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Freilaufkreis (FAB1) einen eingeschalteten ersten Halbleiterschalter (7A) des ersten Längszweiges (6), einen eingeschalteten ersten Halbleiterschalter (7B) des zweiten Längszweiges (6) und die Last (4) umfasst.
  4. Ansteuerverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Freilaufkreis (FAB2) einen eingeschalteten zweiten Halbleiterschalter (8A) des ersten Längszweiges (6), einen eingeschalteten zweiten Halbleiterschalter (8B) des zweiten Längszweiges (6) und die Last (4) umfasst.
  5. Ansteuerverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (16) derart geschaltet wird, dass in einer ersten Zählersignalperiode (ZP1) aus dem ersten pulsweitenmodulierten Signal (M1) die Ansteuersignale (P) für die Halbleiterschalter (7B, 8B) des zweiten Längszweiges (6) und aus dem zweiten pulsweitenmodulierten Signal (M2) die Ansteuersignale (P) für die Halbleiterschalter (7A, 8A) des ersten Längszweiges (6) erzeugt werden.
  6. Ansteuerverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (16) derart geschaltet wird, dass in einer zweiten Zählersignalperiode (ZP2) aus dem ersten pulsweitenmodulierten Signal (M1) die Ansteuersignale (P) für die Halbleiterschalter (7A, 8A) des ersten Längszweiges (6) und aus dem zweiten pulsweitenmodulierten Signal (M2) die Ansteuersignale (P) für die Halbleiterschalter (7B, 8B) des zweiten Längszweiges (6) erzeugt werden.
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