Die Erfindung betrifft eine Leistungshalbleiterschaltung und ein Verfahren zum Betrieb einer Leistungshalbleiterschaltung. The invention relates to a power semiconductor circuit and a method for operating a power semiconductor circuit.
Bei aus dem Stand der Technik bekannten Leistungshalbleitereinrichtungen sind im Allgemeinen auf einem oder mehreren Substraten Leistungshalbleiterbauelemente, wie z.B. Leistungshalbleiterschalter und Dioden angeordnet und mittels einer Leiterschicht des Substrats, sowie Bonddrähten und/oder einem Folienverbund miteinander elektrisch leitend verbunden. In power semiconductor devices known in the art, generally power semiconductor devices, such as silicon dioxide, are deposited on one or more substrates. Power semiconductor switches and diodes arranged and electrically conductively connected to each other by means of a conductor layer of the substrate, and bonding wires and / or a film composite.
Die auf einem oder mehreren Substraten angeordneten Leistungshalbleiterbauelemente sind häufig elektrisch zu einer einzelnen oder mehreren sogenannten Halbbrückenschaltungen verschalten, die z.B. zum Gleich- und Wechselrichten von elektrischen Spannungen und Strömen verwendet werden. The power semiconductor devices disposed on one or more substrates are often electrically interconnected into a single or multiple so-called half-bridge circuits, e.g. be used for Gleich- and inverting electrical voltages and currents.
Bei hohen Lastströmen ist es dabei oft erforderlich, wenn die Stromtragefähigkeit eines einzelnen Leistungshalbleiterschalters nicht ausreichend ist, mehrere Leistungshalbleiterschalter elektrisch zueinander parallel zu schalten und diese vorzugsweise zeitsynchron anzusteuern. Dabei werden techniküblich im Allgemeinen alle zueinander parallel geschalteten Leistungshalbleiterschalter zeitsynchron ein- und ausschaltet um eine gleichmäßige Stromaufteilung auf die elektrisch parallel geschalteten Leistungshalbleiterschalter zu erzielen. At high load currents, it is often necessary if the current carrying capacity of a single power semiconductor switch is not sufficient to switch several power semiconductor switches electrically parallel to each other and to drive them preferably synchronously. In this case, all the power semiconductor switches connected in parallel to each other in the conventional manner are switched on and off in a time-synchronized manner in order to achieve a uniform distribution of the current to the power semiconductor switches connected in parallel.
Die parasitären Induktivitäten der elektrischen Zuleitungen zu den Leistungshalbleiterschaltern führen beim Ausschalten der elektrisch zueinander parallel geschalteten Leistungshalbleiterschalter, aufgrund der schnellen zeitlichen Änderung der hohen elektrischen Ströme welche durch die Leistungshalbleiterschalter fließen, zu hohen elektrischen Spannungen an den Leistungshalbleiterschaltern, was zu einer Beschädigung oder Zerstörung der Leistungshalbleiterschalter führen kann. The parasitic inductances of the electrical leads to the power semiconductor switches lead to high electrical voltages on the power semiconductor switches when turning off the power semiconductor switches electrically connected in parallel to each other due to the rapid time change of the high electrical currents flowing through the power semiconductor switches, resulting in damage or destruction of the power semiconductor switches can lead.
Es ist Aufgabe der Erfindung bei einer Leistungshalbleiterschaltung mit elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventilen, die beim Ausschalten der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile auftretende elektrische Spannungsbelastung der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile zu reduzieren. It is an object of the invention in a power semiconductor circuit with electrically parallel-connected current valves, which occur when switching off the electrical parallel to each other connected current valves occurring electrical voltage load of the electrical parallel-connected current valves.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Leistungshalbleiterschaltung aufweisend,
- • elektrisch zueinander parallel geschaltete Stromventile, und
- • eine Ansteuerschaltung, die zur Ansteuerung der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile ausgebildet ist, wobei die Ansteuerschaltung derart ausgebildet ist, dass von der Ansteuerschaltung in Abhängigkeit eines Steuersignals, mittels von der Ansteuerschaltung erzeugter Ansteuersignale, die den elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventilen zugeführt werden, die elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile ein- und ausgeschaltet werden, wobei von der Ansteuerschaltung die Ansteuersignale derart erzeugt werden, dass beim Ausschalten der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile ein von der Ansteuerschaltung vorgesehenes Stromventil der elektrisch parallel geschalteten Stromventile mit einer gegenüber den Ausschaltzeitdauern der übrigen elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile oder wenn die Leistungshalbleiterschaltung zwei elektrisch zueinander parallel geschaltete Stromventile aufweist, mit einer gegenüber der Ausschaltzeitdauer des übrigen der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile, längeren Ausschaltzeitdauer ausschaltet.
This object is achieved by having a power semiconductor circuit comprising - • Electricity valves connected in parallel with each other, and
- A drive circuit which is designed to control the current valves connected electrically in parallel to each other, wherein the drive circuit is designed such that are supplied by the drive circuit in response to a control signal by means of drive signals generated by the drive circuit, which are the current valves connected in parallel electrically On the other hand, the drive signals are generated in such a way that when switching off the electrically connected in parallel current valves one provided by the drive circuit of the electrically parallel current valves with a relation to the Ausschaltzeitdauern the rest electrically to each other connected in parallel current valves or when the power semiconductor circuit has two electrically connected in parallel with each other flow valves, with respect to de r switch-off of the remaining of the electrically connected in parallel current valves, longer off period switches off.
Weiterhin wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer Leistungshalbleiterschaltung, wobei die Leistungshalbleiterschaltung elektrisch zueinander parallel geschaltete Stromventile und eine Ansteuerschaltung von der die elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile angesteuert werden, aufweist, wobei von der Ansteuerschaltung in Abhängigkeit eines Steuersignals, mittels von der Ansteuerschaltung erzeugter Ansteuersignale, die den elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventilen zugeführt werden, die elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile ein- und ausgeschaltet werden, wobei von der Ansteuerschaltung die Ansteuersignale derart erzeugt werden, dass beim Ausschalten der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile ein von der Ansteuerschaltung vorgesehenes Stromventil der elektrisch parallel geschalteten Stromventile mit einer gegenüber den Ausschaltzeitdauern der übrigen elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile oder wenn die Leistungshalbleiterschaltung zwei elektrisch zueinander parallel geschaltete Stromventile aufweist, mit einer gegenüber der Ausschaltzeitdauer des übrigen der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile, längeren Ausschaltzeitdauer ausschaltet. Furthermore, this object is achieved by a method for operating a power semiconductor circuit, wherein the power semiconductor circuit electrically parallel to each other switched current valves and a drive circuit are controlled by the electrically parallel to each other switched current valves, wherein of the drive circuit in response to a control signal, by means of the drive circuit generated control signals, which are supplied to the electrically parallel-connected current valves, the electrically connected in parallel current valves are switched on and off, wherein the control circuit, the drive signals are generated such that when switching off the electrically parallel to each other connected current valves provided by the drive circuit a flow control valve the electrically parallel-connected current valves with respect to the Ausschaltzeitdauern the remaining electrically parallel to each other connected S tromventile or when the power semiconductor circuit has two electrically parallel to each other switched current valves, with a relation to the Ausschaltzeitdauer the rest of the electrically connected in parallel to each other current valves, longer off period switches off.
Vorteilhafte Ausbildungen des Verfahrens ergeben sich analog zu vorteilhaften Ausbildungen der Leistungshalbleiterschaltung und umgekehrt. Advantageous embodiments of the method result analogously to advantageous embodiments of the power semiconductor circuit and vice versa.
Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Es erweist sich als vorteilhaft, wenn von der Ansteuerschaltung die Ansteuersignale derart erzeugt werden, dass bei einer zeitlichen Abfolge von Ausschaltvorgängen, bei denen jeweilig die elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile ausgeschaltet werden, das Stromventil der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile, das mit einer längeren Ausschaltzeitdauer ausschaltet, gewechselt wird. Hierdurch wird eine gleichmäßigere Beanspruchung bzw. Erwärmung der Leistungshalbleiterschalter der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile erzielt. It proves to be advantageous if the drive signals are generated by the drive circuit in such a way that, in the case of a time sequence of turn-off operations in which the respective ones are turned off electrically in parallel with each other current valves, the flow control valve of the electrically parallel-connected current valves, which turns off with a longer off period, is changed. As a result, a more uniform stress or heating of the power semiconductor switches of the electrically parallel to each other connected flow valves is achieved.
In diesem Zusammenhang erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Stromventil der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile, das mit einer längeren Ausschaltzeitdauer ausschaltet, derart gewechselt wird, das die elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile gleich häufig mit einer längeren Ausschaltzeitdauer ausschalten. Hierdurch wird eine gleichmäßige Beanspruchung bzw. Erwärmung der Leistungshalbleiterschalter der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile erzielt, so dass diese eine annährend gleiche Lebensdauer aufweisen bzw. bei eventuell vorhandene Kühlkörpern für jedes Stromventil die Kühlkörper die gleiche Kühlleistung aufweisen können. In this context, it proves to be advantageous if the flow control valve of the electrical valves connected in parallel with each other, which switches off with a longer switch-off period, is changed in such a way that the current valves connected in parallel with one another are switched off equally frequently with a longer switch-off period. As a result, a uniform stress or heating of the power semiconductor switches of the electrically parallel-connected current valves is achieved, so that they have an approximately equal lifetime or possibly existing heat sinks for each flow control valve, the heat sink can have the same cooling capacity.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, dass wenn die Leistungshalbleiterschaltung zwei elektrisch zueinander parallel geschaltete Stromventile aufweist, die zwei elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile abwechselnd mit einer längeren Ausschaltzeitdauer ausschalten. Hierdurch wird eine gleichmäßige Beanspruchung bzw. Erwärmung der Leistungshalbleiterschalter der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile erzielt, so dass diese eine annährend gleiche Lebensdauer aufweisen bzw. bei eventuell vorhandene Kühlkörpern für jedes Stromventil die Kühlkörper die gleiche Kühlleistung aufweisen können. Furthermore, it proves to be advantageous if the power semiconductor circuit has two current valves which are connected in parallel with each other in parallel and which alternately switch off two current valves connected electrically in parallel with a longer switch-off time duration. As a result, a uniform stress or heating of the power semiconductor switches of the electrically parallel-connected current valves is achieved, so that they have an approximately equal lifetime or possibly existing heat sinks for each flow control valve, the heat sink can have the same cooling capacity.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, dass wenn die Leistungshalbleiterschaltung mindestens drei elektrisch zueinander parallel geschaltete Stromventile aufweist, die mindestens drei elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile in einer festen wiederkehrenden Reihenfolge mit einer längeren Ausschaltzeitdauer ausschalten. Hierdurch wird eine sehr gleichmäßige Beanspruchung bzw. Erwärmung der Leistungshalbleiterschalter der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile erzielt. Furthermore, it proves to be advantageous if the power semiconductor circuit has at least three current valves connected in parallel to one another in parallel, which switch off at least three current valves connected electrically in parallel with one another in a fixed recurring sequence with a longer switch-off duration. As a result, a very uniform stress or heating of the power semiconductor switch of the electrically connected in parallel with each other flow valves is achieved.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn beim Ausschalten der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile, alle elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile zum gleichen Zeitpunkt beginnen auszuschalten. Hierdurch wird die Gesamtdauer des Ausschaltvorgangs der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile minimiert. Furthermore, it proves to be advantageous if, when switching off the electric current valves connected in parallel with each other, all current valves connected electrically in parallel to one another start to switch off at the same time. This minimizes the total duration of the switch-off operation of the current valves connected in parallel with each other electrically.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, dass wenn die Leistungshalbleiterschaltung mindestens drei elektrisch zueinander parallel geschaltete Stromventile aufweist, die übrigen elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile mit einer identischen Ausschaltzeitdauer ausschalten. Hierdurch werden beim Ausschaltvorgang Stromkommutierungen zwischen den übrigen elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventilen vermieden. Furthermore, it proves to be advantageous that when the power semiconductor circuit has at least three current valves connected in parallel with each other in parallel, the other current valves connected electrically in parallel with one another switch off with an identical switch-off time duration. As a result, current commutation between the other electrically parallel to each other flow valves are avoided when switching off.
In diesem Zusammenhang erweist es sich als vorteilhaft, wenn die erhöhte Ausschaltzeitdauer mit der das vorgesehene Stromventil ausschaltet um mindestens 20% gegenüber der einheitlichen Ausschaltzeitdauer mit der die übrigen elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile ausschalten, erhöht ist, da dann beim Ausschalten der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile, die elektrische Spannungsbelastung der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile in hohem Umfang reduziert wird. In this connection, it proves to be advantageous if the increased switch-off time duration with which the intended current valve switches off is increased by at least 20% compared with the uniform switch-off time duration with which the other current valves connected in parallel with one another are switched off, since then when the switchoff is switched off electrically in parallel with one another Flow control valves, the electrical voltage load of the electrically connected in parallel current valves is greatly reduced.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die erhöhte Ausschaltzeitdauer mit der das vorgesehene Stromventil ausschaltet um mindestens 20% gegenüber der Ausschaltzeitdauer des Stromventils der übrigen elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile, das von den übrigen elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventilen die höchste Ausschaltzeitdauer aufweist, oder wenn die Leistungshalbleiterschaltung zwei elektrisch zueinander parallel geschaltete Stromventile aufweist, gegenüber der Ausschaltzeitdauer mit der das übrige elektrisch parallel geschaltete Stromventil ausschaltet, erhöht ist, da dann beim Ausschalten der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile, die elektrische Spannungsbelastung der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile in hohem Umfang reduziert wird. Furthermore, it proves to be advantageous if the increased switch-off duration with which the intended flow valve switches off by at least 20% compared to the switch-off of the flow control valve of the remaining electrically parallel current valves, which has the highest off duration of the other electrically parallel connected current valves, or if the power semiconductor circuit has two current valves connected electrically in parallel with respect to the switch-off time duration with which the remaining electrically parallel-connected current valve switches off, because then, when the current valves connected in parallel with one another are switched off, the electrical voltage load of the current valves connected in parallel to one another is reduced to a great extent becomes.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Dabei zeigen: An embodiment of the invention is illustrated in the figures and will be explained in more detail below. Showing:
1 eine Leistungshalbleitereinrichtung mit zwei erfindungsgemäßen Leistungshalbleiterschaltungen, 1 a power semiconductor device with two power semiconductor circuits according to the invention,
2 die Stromverläufe der durch die Stromventile einer erfindungsgemäßen Leistungshalbleiterschaltung bei einem ersten Ausschaltvorgang fließenden elektrischen Ströme, 2 the current curves of the current flowing through the current valves of a power semiconductor circuit according to the invention in a first turn-off electrical currents,
3 die Stromverläufe der durch die Stromventile einer erfindungsgemäßen Leistungshalbleiterschaltung bei einem zweiten Ausschaltvorgang fließenden elektrischen Ströme, 3 the current curves of the current flowing through the current valves of a power semiconductor circuit according to the invention in a second turn-off electrical currents,
4 die Stromverläufe der durch die Stromventile einer erfindungsgemäßen Leistungshalbleiterschaltung bei einem dritten Ausschaltvorgang fließenden elektrischen Ströme und 4 the current curves of the current flowing through the current valves of a power semiconductor circuit according to the invention in a third turn-off electrical currents and
5 ein Stromventil. 5 a flow control valve.
In 1 ist eine Leistungshalbleitereinrichtung 1 dargestellt, die beispielhaft in Form einer sogenannten 1-phasigen Brückenschaltung ausgebildet ist. Die Leistungshalbleitereinrichtung 1 weist im Rahmen des Ausführungsbeispiels sechs Stromventile V1 bis V6 auf. Den Stromventilen V1 bis V6 sind beim Ausführungsbeispiel jeweilig eine dem jeweiligen Stromventil zugeordnete Freilaufdiode D elektrisch antiparallel geschaltet, wobei zu jedem Stromventil V1 bis V6 auch mehrere Freilaufdioden elektrisch antiparallel geschaltet sein können. Im Rahmen des dargestellten Ausführungsbeispiels erzeugt die Leistungshalbleitereinrichtung 1 aus einer zwischen den Gleichspannungsanschlüssen DC+ und DC– eingespeisten Gleichspannung am Wechselspannungsanschluss AC eine Wechselspannung. In 1 is a power semiconductor device 1 illustrated, which is exemplified in the form of a so-called 1-phase bridge circuit. The power semiconductor device 1 has in the embodiment on six flow control valves V1 to V6. The current valves V1 to V6 in the embodiment, respectively, a respective current valve associated freewheeling diode D are electrically connected in anti-parallel, with each flow valve V1 to V6 and several free-wheeling diodes can be electrically connected in anti-parallel. In the context of the illustrated embodiment, the power semiconductor device generates 1 from an AC voltage between the DC voltage terminals DC + and DC- fed at the AC voltage terminal AC an AC voltage.
Es sei an dieser Stelle angemerkt, das im Sinne der Erfindung unter einem Stromventil ein einzelner Leistungshalbleiterschalter oder mehrere zueinander parallel geschaltete Leistungshalbleiterschalter verstanden werden, die von der Ansteuereinrichtung immer gemeinsam ein- und ausgeschaltet werden, wobei dabei die Ansteuersignale für die Leistungshalbleiterschalter eines Stromventils von der Ansteuerschaltung derart erzeugt werden, dass alle Leistungshalbleiterschalter eines Stromventils immer mit einer gemeinsamen einheitlichen Ausschaltzeitdauer ausschalten. Die Leistungshalbleiterschalter eines Stromventils bilden solchermaßen hinsichtlich ihrer Ansteuerung eine logische Gruppierung. Vorzugsweise verhalten sich die Leistungshalbleiterschalter eines Stromventils nach Außen wie ein einzelner Leistungshalbleiterschalter. Vorzugsweise sind die Leistungshalbleiterschalter eines Stromventils örtlich nahe zueinander angeordnet. Vorzugsweise weist jedes Stromventil der erfindungsgemäßen Leistungshalbleiterschaltung die gleiche Anzahl von Leistungshalbleiterschaltern auf. It should be noted at this point that be understood in the context of the invention under a flow control valve, a single power semiconductor switch or more parallel to each other power semiconductor switches, which are always switched on and off together by the control device, in which case the control signals for the power semiconductor switch of a flow control valve of the Control circuit can be generated such that all power semiconductor switches of a flow control valve always turn off with a common uniform turn-off. The power semiconductor switches of a flow control valve thus form a logical grouping with regard to their activation. Preferably, the power semiconductor switches of a flow control valve behave outward like a single power semiconductor switch. Preferably, the power semiconductor switches of a flow control valve are located locally close to each other. Each current valve of the power semiconductor circuit according to the invention preferably has the same number of power semiconductor switches.
Die Leistungshalbleiterschalter liegen dabei im Allgemeinen in Form von Transistoren, wie z.B. IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor) oder MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) vor. The power semiconductor switches are generally in the form of transistors, e.g. IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor) or MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor).
Die parasitären Induktivitäten Ls der elektrischen Zuleitungen zu den Stromventilen führen beim techniküblichen Ausschalten der Stromventile, bei dem alle elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile, einheitlich mit einem identischen Ausschaltvorgang ausschaltet werden, aufgrund der hohen elektrischen Lastströme I, die durch die Stromventile fließen, zu hohen elektrischen Spannungen U zwischen den ersten und zweiten Laststromanschlüsse 4 und 5 der Stromventile, was zu einer Beschädigung oder Zerstörung der Stromventile führen kann. The parasitic inductances Ls of the electrical supply lines to the flow control valves lead to a high electrical current when the current valves are switched off in a manner that uniformly shuts off all the electrical current valves connected in parallel with an identical turn-off operation Voltages U between the first and second load current connections 4 and 5 the flow control valves, which may damage or destroy the flow control valves.
Die Leistungshalbleitereinrichtung 1 weist eine erfindungsgemäße Leistungshalbleiterschaltung 6 auf. Die Leistungshalbleiterschaltung 6 weist elektrisch zueinander parallel geschaltete Stromventile V1, V2 und V3 auf, die jeweilig einen ersten Laststromanschluss 4, einen zweiten Laststromanschluss 5 und entsprechend der Anzahl der Leistungshalbleiterschalter des jeweiligen Stromventils Steueranschlüsse S aufweisen, wobei die ersten Laststromanschlüsse 4 der Stromventile V1, V2 und V3 elektrisch leitend miteinander verbunden sind und die zweiten Laststromanschlüsse 5 der Stromventile V1, V2 und V3 elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels weist, wie beispielhaft, in 5 dargestellt, das jeweilige Stromventile V1, V2 bzw. V3 einen ersten Leistungshalbleiterschalter T1 und einen zum ersten Leistungshalbleiterschalter T1 elektrisch parallel geschalteten zweiten Leistungshalbleiterschalter T2 auf, wobei hierzu die Kollektoren C des ersten und zweiten Leistungshalbleiterschalters T1 und T2 miteinander elektrisch leitend verbunden sind und die Emitter E des ersten und zweiten Leistungshalbleiterschalters T1 und T2 miteinander elektrisch leitend verbunden sind. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels sind die Leistungshalbleiterschalter als IGBTs ausgebildet. Die Gates G der Leistungshalbleiterschalter T1 und T2 bilden die Steueranschlüsse S des jeweiligen Stromventils V1, V2 bzw. V3 aus, wobei dem jeweiligen Steueranschluss ein jeweilig zugehöriges Ansteuersignal A1, A1', A2, A2', A3 bzw. A3' als Eingangsgröße zugeführt wird. Selbstverständlich kann das jeweilige Stromventil noch mehr zueinander parallel geschaltete Leistungshalbleiterschalter aufweisen als die beiden Leistungshalbleiterschalters T1 und T2 oder auch nur aus einem einzelnen Leistungshalbleiterschalter bestehen. Die erfindungsgemäße Leistungshalbleiterschaltung 6 weist verallgemeinert mindestens zwei zueinander parallel geschaltete Stromventile auf und kann noch mehr zueinander parallel geschaltete Stromventile aufweisen als die drei im Ausführungsbeispiel zueinander parallel geschalteten Stromventile V1, V2 und V3. The power semiconductor device 1 has a power semiconductor circuit according to the invention 6 on. The power semiconductor circuit 6 has electrically parallel to each other connected flow valves V1, V2 and V3, each having a first load current connection 4 , a second load power connection 5 and corresponding to the number of power semiconductor switches of the respective flow control valve S, wherein the first load current terminals 4 the flow control valves V1, V2 and V3 are electrically connected to each other and the second load current connections 5 the flow control valves V1, V2 and V3 are electrically connected to each other. In the context of the embodiment, as exemplified in 5 illustrated, the respective flow control valves V1, V2 and V3 a first power semiconductor switch T1 and a first power semiconductor switch T1 electrically connected in parallel second power semiconductor switch T2, for which purpose the collectors C of the first and second power semiconductor switches T1 and T2 are electrically connected to each other and the emitter E of the first and second power semiconductor switches T1 and T2 are electrically conductively connected to each other. In the context of the embodiment, the power semiconductor switches are designed as IGBTs. The gates G of the power semiconductor switches T1 and T2 form the control terminals S of the respective flow valve V1, V2 and V3, wherein the respective control terminal, a respectively associated drive signal A1, A1 ', A2, A2', A3 or A3 'is supplied as an input variable , Of course, the respective flow control valve may comprise more power semiconductor switches connected in parallel to one another than the two power semiconductor switches T1 and T2 or else consist only of a single power semiconductor switch. The power semiconductor circuit according to the invention 6 generally has at least two flow valves connected in parallel to one another and can have more flow valves connected in parallel with one another than the three in the exemplary embodiment parallel to each other switched flow valves V1, V2 and V3.
Die erfindungsgemäße Leistungshalbleiterschaltung 6 weist eine Ansteuerschaltung 2, die zur Ansteuerung der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V1, V2 und V3 ausgebildet ist auf, wobei die Ansteuerschaltung 2 derart ausgebildet ist, dass von der Ansteuerschaltung 2 in Abhängigkeit eines Steuersignals S1, mittels von der Ansteuerschaltung 2 erzeugter Ansteuersignale A1, A1', A2, A2', A3 und A3', die den elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventilen V1, V2 und V3 zugeführt werden, die elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V1, V2 und V3 ein- und ausgeschaltet werden, wobei von der Ansteuerschaltung 2 die Ansteuersignale A1, A1', A2, A2', A3 und A3' derart erzeugt werden, dass beim Ausschalten der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V1, V2 und V3 ein von der Ansteuerschaltung 2 vorgesehenes Stromventil V1, V2 oder V3 der elektrisch parallel geschalteten Stromventile V1, V2 und V3 mit einer gegenüber den Ausschaltzeitdauern Ta der übrigen elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile oder wenn die Leistungshalbleiterschaltung 6 zwei elektrisch zueinander parallel geschaltete Stromventile aufweist, mit einer gegenüber der Ausschaltzeitdauer Ta des übrigen der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile, längeren Ausschaltzeitdauer Ta ausschaltet (siehe 2 bis 4). Die Ausschaltzeitdauern Ta der übrigen elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile brauchen dabei nicht notwendiger Weise, wie beim Ausführungsbeispiel, identisch sein. Das Steuersignal S1 wird dabei von einer übergeordneten Steuerung erzeugt, die in den Figuren, da zum Verständnis der Erfindung unwesentlich, nicht dargestellt ist. Das Steuersignal S1 gibt an, ob die elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V1, V2 und V3 ein- oder ausgeschaltet sein sollen. Die elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V1, V2 und V3 bilden zusammen genommen ein Hochleistungsstromventil aus. The power semiconductor circuit according to the invention 6 has a drive circuit 2 , which is designed to control the electrically parallel to each other in parallel current valves V1, V2 and V3, wherein the drive circuit 2 is formed such that of the drive circuit 2 in response to a control signal S1, by means of the drive circuit 2 generated control signals A1, A1 ', A2, A2', A3 and A3 ', which are supplied to the electrically parallel to each other connected to the flow valves V1, V2 and V3, the electrically parallel to each other switched current valves V1, V2 and V3 are switched on and off, said from the drive circuit 2 the drive signals A1, A1 ', A2, A2', A3 and A3 'are generated in such a way that when the current valves V1, V2 and V3 are electrically connected in parallel to each other, one of the drive circuit 2 provided flow valve V1, V2 or V3 of the electrically parallel-connected current valves V1, V2 and V3 with respect to the Ausschaltzeitdauern Ta of the remaining electrically parallel to each other switched current valves or if the power semiconductor circuit 6 has two electrically connected in parallel with each other flow valves, with a relation to the Ausschaltzeitdauer Ta of the rest of the electrically parallel to each other in parallel current valves, longer off period Ta turns off (see 2 to 4 ). The switch-off periods Ta of the remaining electrically parallel-connected current valves do not necessarily need to be identical, as in the exemplary embodiment. The control signal S1 is generated by a higher-level control, which is not shown in the figures, as for the understanding of the invention, not essential. The control signal S1 indicates whether the current valves V1, V2 and V3, which are connected in parallel with each other in parallel, should be switched on or off. The electrically parallel to each other connected flow valves V1, V2 and V3 taken together form a high-performance flow valve.
Anstatt wie techniküblich, alle elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V1, V2 und V3 einheitlich mit einem identischen Ausschaltvorgang auszuschalten, wird bei der Erfindung gezielt eines (V1, V2 oder V3) der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V1, V2 und V3 mit einer gegenüber den Ausschaltzeitdauern Ta der übrigen der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V1, V2 und V3, längeren Ausschaltzeitdauer Ta ausgeschaltet. Die beim Ausschalten der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V1, V2 und V3 auftretenden hohen elektrischen Spannungen U zwischen den ersten und zweiten Laststromanschlüssen 4 und 5 der Stromventile V1, V2 und V3 werden hierdurch reduziert, da ein Stromanteil der Ströme I, welche durch die elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile, die mit einer niedrigen Ausschaltzeitdauer Ta ausschalten, zu dem Stromventil, das mit einer längeren Ausschaltzeitdauer Ta ausschaltet, kommutiert und der durch das Stromventil, das mit einer längeren Ausschaltzeitdauer Ta ausschaltet fließende Strom I nur relativ langsam gegen Null geht. Beim Ausschalten der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V1, V2 und V3 auftretende schnelle zeitliche Änderungen der durch die Stromventile V1, V2 und V3 fließenden Ströme I werden somit reduziert, was zu geringeren von den parasitären Induktivitäten Ls erzeugten Spannungen führt. Dies führt infolge beim Ausschalten der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V1, V2 und V3 zu einer Reduktion der zwischen den ersten und zweiten Laststromanschlüssen 4 und 5 der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V1, V2 und V3 auftretenden elektrischen Spannungen U. Instead of as usual in the art, turn off all electrically parallel connected valves V1, V2 and V3 uniformly with an identical turn-off, in the invention selectively one (V1, V2 or V3) of the electrically parallel connected current valves V1, V2 and V3 with respect to the Ausschaltzeitdauern Ta of the remaining of the electrically connected in parallel current valves V1, V2 and V3, longer off period Ta off. The high electrical voltages U between the first and second load current connections occurring when the electrically switched current valves V1, V2 and V3 are switched off in parallel 4 and 5 The current valves V1, V2 and V3 are thereby reduced, since a current share of the currents I, which commutes through the electrically parallel-connected current valves, which turn off with a low off period Ta, to the flow valve, which turns off with a longer off period Ta, and the through the flow control valve, which turns off with a longer off time Ta, flowing current I only relatively slowly goes to zero. When switching off the electrical current valves V1, V2 and V3 connected electrically in parallel, rapid time changes of the currents I flowing through the current valves V1, V2 and V3 are thus reduced, which leads to lower voltages generated by the parasitic inductances Ls. This leads to a reduction in the between the first and second load current connections as a result of switching off the electrically parallel connected current valves V1, V2 and V3 4 and 5 the electrically connected to each other in parallel current valves V1, V2 and V3 electrical voltages U.
Die Ansteuerschaltung 2 ist mit den Steueranschlüssen G und im Rahmen des Ausführungsbeispiels mit den zweiten Laststromanschlüssen E der Leistungshalbleiterschalter T1 und T2 der Stromventile V1, V2 und V3 elektrisch leitend verbunden, wobei der Übersichtlichkeit halber in den Figuren die elektrischen Verbindungen der Laststromanschlüssen E der Leistungshalbleiterschalter T1 und T2 mit der Ansteuerschaltung 2 nicht dargestellt sind. In Abhängigkeit des Steuersignals S1 wird im Rahmen des Ausführungsbeispiels, wenn die elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V1, V2 und V3 eingeschaltet werden sollen, von der Ansteuerschaltung 2 als jeweiliges Ansteuersignal A1, A1', A2, A2', A3 bzw. A3' eine gegenüber dem zweiten Lastanschluss E des jeweiligen Leistungshalbleiterschalters T1 bzw.T2 des jeweiligen Stromventils V1, V2 bzw. V3 jeweilige Steuerspannung Ua mit einem positiven Spannungswert erzeugt und zum Steueranschluss G des Leistungshalbleiterschalters T1 bzw. T2 des jeweiligen Stromventils V1, V2 bzw. V3 geführt und wenn die elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V1, V2 und V3 ausgeschaltet werden sollen, wird im Rahmen des Ausführungsbeispiels von der Ansteuerschaltung 2 als jeweiliges Ansteuersignal A1, A1', A2, A2', A3 bzw. A3' eine gegenüber dem zweiten Lastanschluss E des jeweiligen Leistungshalbleiterschalters T1 bzw.T2 des jeweiligen Stromventils V1, V2 bzw. V3 jeweilige Steuerspannung Ua mit einem negativen Spannungswert erzeugt und zum Steueranschluss G der Leistungshalbleiterschalters T1 bzw. T2 der jeweiligen Stromventils V1, V2 bzw. V3 geführt. Die Verläufe der Steuerspannungen Ua zur Ansteuerung der Leistungshalbleiterschalter des jeweiligen Stromventils sind dabei beim Ausschalten der Leistungshalbleiterschalter des jeweiligen Stromventils identisch. Das heißt die Verläufe der Ansteuersignale A1 und A1' sind identisch, die Verläufe der Ansteuersignale A2 und A2' sind identisch, und die Verläufe der Ansteuersignale A3 und A3' sind identisch. Es sei dabei angemerkt, dass allgemein, wie beispielhaft in 5 gestrichelt gezeichnet dargestellt, die Steueranschlüsse G der Leistungshalbleiterschalter des jeweiligen Stromventils auch elektrisch leitend miteinander verbunden sein können, wobei in diesem Fall für jedes Stromventil nur ein einzelnes dem jeweiligen Stromventil zugeordnetes Ansteuersignal A von der Ansteuerschaltung 2 erzeugt wird. The drive circuit 2 is connected to the control terminals G and in the embodiment with the second load current terminals E of the power semiconductor switches T1 and T2 of the flow control valves V1, V2 and V3 electrically conductive, with the sake of clarity in the figures, the electrical connections of the load current terminals E of the power semiconductor switches T1 and T2 with the drive circuit 2 are not shown. As a function of the control signal S1, in the context of the exemplary embodiment, when the current valves V1, V2 and V3, which are connected in parallel with each other electrically, are switched on by the drive circuit 2 as a respective drive signal A1, A1 ', A2, A2', A3 or A3 'a relation to the second load terminal E of the respective power semiconductor switch T1 and T2 of the respective flow valve V1, V2 and V3 respective control voltage Ua generated with a positive voltage value and Control terminal G of the power semiconductor switch T1 and T2 of the respective flow control valve V1, V2 and V3 out and when the electrically parallel connected current valves V1, V2 and V3 are to be turned off, is in the embodiment of the drive circuit 2 as a respective drive signal A1, A1 ', A2, A2', A3 or A3 'generates a relative to the second load terminal E of the respective power semiconductor switch T1 and T2 of the respective flow valve V1, V2 and V3 respective control voltage Ua with a negative voltage value and Control terminal G of the power semiconductor switch T1 and T2 of the respective flow control valve V1, V2 and V3 out. The curves of the control voltages Ua for controlling the power semiconductor switches of the respective flow control valve are identical when the power semiconductor switches of the respective flow control valve are switched off. That is, the courses of the drive signals A1 and A1 'are identical, the courses of the drive signals A2 and A2' are identical, and the courses of the drive signals A3 and A3 'are identical. It should be noted that in general, as exemplified in 5 shown dashed lines, the control terminals G of the power semiconductor switch of the respective flow control valve can also be electrically connected to each other, in which case for each flow control valve only a single control valve associated with the respective control signal A from the drive circuit 2 is produced.
Die längere Ausschaltzeitdauer des von der Ansteuerschaltung 2 vorgesehenen Stromventils V1, V2 oder V3 wird von der Ansteuerschaltung 2 durch eine Veränderung des Ansteuersignals oder der Ansteuersignale die das vorgesehene Stromventil V1, V2 oder V3 ansteuern gegenüber den Ansteuersignalen die die übrigen elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile ansteuern oder wenn die Leistungshalbleiterschaltung nur zwei elektrisch zueinander parallel geschaltete Stromventile aufweist, gegenüber dem oder den Ansteuersignalen, die das übrige der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile ansteuern, erzielt. Wenn z.B. das Ansteuersignal einen ersten Spannungswert zum Einschalten des Leistungshalbleiterschalters eines Stromventils annimmt und einen zweiten Spannungswert zum Ausschalten des Leistungshalbleiterschalters des Stromventils annimmt, können z.B. das Ansteuersignal oder die Ansteuersignale die die Leistungshalbleiterschalter des Stromventils ansteuern, das mit einer längeren Ausschaltzeitdauer ausschalten soll, derart gegenüber den Ansteuersignalen für die übrigen Stromventile verändert sein, dass beim Ausschalten des Stromventils, das mit einer längeren Ausschaltzeitdauer ausschalten soll, sich der Wechsel vom ersten Spannungswert zum zweiten Spannungswert des oder der Ansteuersignale für das betreffende Stromventil gegenüber den Ansteuersignalen für die übrigen Stromventile, langsamer vollzieht. The longer off period of the drive circuit 2 provided flow valve V1, V2 or V3 is from the drive circuit 2 by a change in the control signal or the control signals which control the intended flow valve V1, V2 or V3 with respect to the control signals which control the other electrically parallel to each other connected flow valves or if the power semiconductor circuit has only two electrically parallel connected current valves, relative to the one or more drive signals, which drive the rest of the electrically parallel to each other connected flow valves achieved. For example, when the drive signal assumes a first voltage value for turning on the power semiconductor switch of a flow control valve and adopts a second voltage value for turning off the power semiconductor switch of the flow control valve, for example, the drive signal or the drive signals that drive the power semiconductor switches of the flow control valve to turn off with a longer turn-off period may be so opposed changed the control signals for the remaining flow control valves, that when switching off the flow control valve, which is to turn off with a longer off period, the change from the first voltage to the second voltage value of the or the control signals for the relevant flow valve with respect to the drive signals for the remaining flow control valves, slower ,
Die längere Ausschaltzeitdauer des vorgesehenen Stromventils V1, V2 bzw. V3 wird im Rahmen des Ausführungsbeispiels dadurch erzeugt, dass von der Ansteuerschaltung 2 die Steuerspannungen Ua derart erzeugt werden, dass die Steuerspannungen Ua zur Ansteuerung der jeweiligen Leistungshalbleiterschalter T1 und T2, die das vorgesehene Stromventil V1, V2 bzw. V3 bilden, gegenüber den Steuerspannungen Ua zur Ansteuerung der jeweiligen Leistungshalbleiterschalter T1 und T2, die die übrigen Stromventile der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile bilden, langsamer von ihrem positiven Spannungswert zu ihrem negativen Spannungswert fällt. Hierzu kann z.B. ein seriell vor den Steueranschluss G der Leistungshalbleiterschalter des Stromventils, dass die längere Ausschaltzeitdauer aufweisen soll, jeweilig elektrisch geschalter Widerstand R, der bei den Leistungshalbleiterschaltern T1 und T2 der übrigen Stromventile steuerbar überbrückt (d.h. kurzgeschlossen) ist, durch Aufheben der elektrischen Überbrückung wirksam werden. Beim Ausführungsbeispiel sind die seriell vor die Steueranschlüsse G der Leistungshalbleiterschalter steuerbar überbrückbaren elektrischen Widerstände R Bestandteil der Ansteuerschaltung 2. In 2 sind die überbrückbaren Widerstände R gestrichelt gezeichnet dargestellt. Die Schaltspannungen Us, welche eingangsseitig an den Widerständen R anliegen, werden von der Übersichtlichkeit in 2 nicht dargestellten Treiberschaltungen der Ansteuerschaltung 2 in Abhängigkeit von dem Steuersignal S1 erzeugt, wobei im Rahmen des Ausführungsbeispiels die jeweilige Schaltspannung Us einen positiven Spannungswert annimmt, wenn der zugehörige Leistungshalbeleiterschalter des Stromventils bzw. das zugehörige Stromventil eingeschaltet werden soll und einen negativen Spannungswert annimmt, wenn der zugehörige Leistungshalbeleiterschalter des Stromventils bzw. das zugehörige Stromventil ausgeschaltet werden soll. In den Treiberschaltungen ist gegebenenfalls falls notwendig auch eine elektrische Potentialtrennung integriert, so dass die Ansteuersignale falls notwendig potentialgetrennt von der Ansteuerschaltung 2 bzw. deren Treiberschaltungen erzeugt werden können. The longer off period of the intended flow valve V1, V2 and V3 is generated in the context of the embodiment in that of the drive circuit 2 the control voltages Ua are generated such that the control voltages Ua for driving the respective power semiconductor switches T1 and T2, which form the intended flow valve V1, V2 and V3, compared to the control voltages Ua for driving the respective power semiconductor switches T1 and T2, the remaining current valves of the form electrically switched parallel to each other flow valves, slower from their positive voltage value falls to their negative voltage value. For this purpose, for example, a serially in front of the control terminal G of the power semiconductor switch of the flow control valve, which is to have the longer off period, respectively electrically switched resistor R, which is controllably bridged (ie short-circuited) in the power semiconductor switches T1 and T2 of the remaining flow control valves, by canceling the electrical bypass be effective. In the exemplary embodiment, the electrical resistors R which can be controllably bridged in series in front of the control terminals G of the power semiconductor switches are part of the drive circuit 2 , In 2 the bridgeable resistors R are shown in dashed lines. The switching voltages Us, which lie on the input side of the resistors R, are of the clarity in 2 not shown driver circuits of the drive circuit 2 in the context of the embodiment, the respective switching voltage Us assumes a positive voltage value when the associated power semiconductor switch of the flow control valve or the associated flow control valve is to be turned on and assumes a negative voltage value when the corresponding power half-circuit switch of the flow control valve or the associated flow control valve should be switched off. If necessary, an electrical potential separation is also integrated in the driver circuits if necessary, so that the control signals are potentially isolated from the drive circuit if necessary 2 or their driver circuits can be generated.
In dem Stromventil, der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V1, V2 und V3, das bei dem betreffenden Ausschaltvorgang mit der längeren Ausschaltzeitdauer ausschaltet, fällt eine gegenüber den übrigen elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventilen erhöhte Verlustleistung an. Vorzugsweise werden deshalb von der Ansteuerschaltung 2 die Ansteuersignale A1, A1', A2, A2', A3 und A3' derart erzeugt, dass bei einer zeitlichen Abfolge von Ausschaltvorgängen, bei denen jeweilig die elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile ausgeschaltet werden, das Stromventil der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V1, V2 und V3, das mit einer längeren Ausschaltzeitdauer Ta ausschaltet, gewechselt wird. Hierdurch wird eine gleichmäßigere Beanspruchung bzw. Erwärmung der Leistungshalbleiterschalter der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile erzielt. Alternativ hierzu kann es auch vorteilhaft sein, dass wenn z.B. die Stromventile nicht einheitlich stark gekühlt werden, das am stärksten gekühlte Stromventil, immer oder häufiger als die schwächer gekühlten Stromventile, mit einer längeren Ausschaltzeitdauer ausschaltet. In the flow control valve, the current valves V1, V2 and V3, which are electrically connected in parallel to one another and which switches off with the longer turn-off time duration in the relevant turn-off operation, an increased power loss occurs in comparison with the other current valves connected in parallel with each other. Preferably, therefore, be of the drive circuit 2 the drive signals A1, A1 ', A2, A2', A3 and A3 'are generated in such a way that, in a chronological sequence of turn-off operations in which the current valves connected in parallel with each other are turned off, the current valve of the electrically connected current valves V1, V2 and V3, which turns off with a longer off period Ta, is changed. As a result, a more uniform stress or heating of the power semiconductor switches of the electrically parallel to each other connected flow valves is achieved. Alternatively, it may also be advantageous that, for example, when the flow control valves are not uniformly cooled, the most cooled flow control valve, always or more often than the less cooled flow control valves, turns off with a longer off duration.
Vorzugsweise wird dabei das Stromventil der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile, das mit einer längeren Ausschaltzeitdauer ausschaltet, derart gewechselt, das die elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V1, V2 und V3 gleich häufig mit einer längeren Ausschaltzeitdauer ausschalten. Hierdurch wird eine gleichmäßige Beanspruchung bzw. Erwärmung der Leistungshalbleiterschalter der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile erzielt, so dass diese eine annährend gleiche Lebensdauer aufweisen bzw. bei eventuell vorhandenen Kühlkörpern für jedes Stromventil, die Kühlkörper die gleiche Kühlleistung aufweisen können. Wenn die Leistungshalbleiterschaltung 6 nur zwei elektrisch zueinander parallel geschaltete Stromventile V1 und V2 aufweist, dann schalten vorzugsweise die zwei elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V1 und V2 abwechselnd mit einer längeren Ausschaltzeitdauer Ta aus. Wenn die Leistungshalbleiterschaltung 6 mindestens drei elektrisch zueinander parallel geschaltete Stromventile V1, V2 und V3 aufweist, dann ist es vorteilhaft, wenn die mindestens drei elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V1, V2 und V3 in einer festen wiederkehrenden Reihenfolge mit einer längeren Ausschaltzeitdauer Ta ausschalten. Hierdurch wird eine sehr gleichmäßige Beanspruchung bzw. Erwärmung der Leistungshalbleiterschalter der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile erzielt. In this case, the current valve of the electrically connected parallel current valves, which switches off with a longer switch-off duration, is preferably changed in such a way that the current valves V1, V2 and V3, which are connected in parallel with each other in parallel, switch off with a longer switch-off duration. As a result, a uniform stress or heating of the power semiconductor switches of the electrically parallel-connected current valves is achieved so that they have an approximately equal lifetime or possibly existing heat sinks for each flow control valve, the heat sink can have the same cooling performance. When the power semiconductor circuit 6 has only two electrically connected in parallel with each other in parallel flow valves V1 and V2, then turn off the two electrically parallel connected current valves V1 and V2 alternately with a longer off period Ta. When the power semiconductor circuit 6 has at least three electrically parallel to each other in parallel current valves V1, V2 and V3, then it is advantageous if the at least three electrically parallel to each other switched current valves V1, V2 and V3 off in a fixed recurring sequence with a longer off period Ta. As a result, a very uniform stress or heating of the power semiconductor switch of the electrically connected in parallel with each other flow valves is achieved.
Wenn die Leistungshalbleiterschaltung 6 mindestens drei elektrisch zueinander parallel geschaltete Stromventile V1, V2 und V3 aufweist, dann ist es vorteilhaft, wenn die übrigen elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile, d.h. die elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile, die mit einer kürzeren Ausschaltzeitdauer Ta ausschalten, mit einer identischen Ausschaltzeitdauer Ta ausschalten. Hierdurch werden beim Ausschaltvorgang Stromkommutierungen zwischen den übrigen elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventilen vermieden. When the power semiconductor circuit 6 has at least three electrically parallel to each other connected in parallel flow valves V1, V2 and V3, then it is advantageous if the other electrically parallel to each other switched off flow valves, ie electrically connected in parallel current valves that turn off with a shorter off period Ta, with an identical off period Ta off , As a result, current commutation between the other electrically parallel to each other flow valves are avoided when switching off.
Vorzugsweise ist die erhöhte Ausschaltzeitdauer mit der das vorgesehene Stromventil ausschaltet um mindestens 20%, insbesondere um mindestens 40%, insbesondere um mindestens 60% gegenüber der Ausschaltzeitdauer des Stromventils der übrigen elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile, das von den übrigen elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventilen die höchste Ausschaltzeitdauer aufweist, oder wenn die übrigen elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile mit einer identischen Ausschaltzeitdauer ausschalten gegenüber der einheitlichen Ausschaltzeitdauer mit der die übrigen elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile ausschalten, oder wenn die Leistungshalbleiterschaltung nur zwei elektrisch zueinander parallel geschaltete Stromventile aufweist, gegenüber der Ausschaltzeitdauer mit der das übrige elektrisch parallel geschaltete Stromventil ausschaltet, erhöht. The increased switch-off time duration with which the intended current valve switches off is preferably at least 20%, in particular at least 40%, in particular at least 60%, compared to the switch-off duration of the current valve of the other current valves connected in parallel to one another, that of the other current valves connected in parallel to one another highest Ausschaltzeitdauer, or if the other electrically parallel to each other switched off with an identical Ausschaltzeitdauer turn off compared to the uniform Ausschaltzeitdauer with the other electrically parallel to each other switched off flow valves, or if the power semiconductor circuit has only two electrically connected in parallel current valves, compared to the off period with which shuts off the rest of the electrically parallel-connected flow control valve.
Weiterhin sei angemerkt, dass das von der Ansteuerschaltung 2 vorgesehene Stromventil der elektrisch parallel geschalteten Stromventile V1, V2 und V3, das mit einer gegenüber den Ausschaltzeitdauern der übrigen elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventilen oder wenn die Leistungshalbleiterschaltung 2 nur zwei elektrisch zueinander parallel geschaltete Stromventile aufweist, mit einer gegenüber der Ausschaltzeitdauer des übrigen der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile, längeren Ausschaltzeitdauer ausschaltet, z.B. durch eine entsprechende Parametrierung und/oder Programmierung der Ansteuerschaltung 2, der Ansteuerschaltung 2 vorgeben werden kann. So kann z.B. der Ansteuerschaltung 2 vorgeben werden, dass für jeden Ausschaltvorgang der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile das Stromventil der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile, das mit einer längeren Ausschaltzeitdauer ausschaltet, gewechselt wird und insbesondere mit einem der Ansteuerschaltung 2 vorgegebenen bzw. in der Ansteuerschaltung 2 gespeicherten Muster gewechselt wird, so dass z.B. die elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile gleich häufig mit einer längeren Ausschaltzeitdauer ausschalten, bzw. z.B. im Fall das mindestens drei elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile vorhanden sind, die elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile in einer festen wiederkehrenden Reihenfolge mit einer längeren Ausschaltzeitdauer ausschalten. It should also be noted that that of the drive circuit 2 provided current valve of the electrically parallel-connected flow control valves V1, V2 and V3, with a comparison with the Ausschaltzeitdauern the remaining electrically parallel to each other switched current valves or when the power semiconductor circuit 2 has only two electrically connected in parallel with each other current valves, with a relation to the Ausschaltzeitdauer the rest of the electrically connected in parallel to each other current valves, longer Ausschaltzeitdauer off, eg by a corresponding parameterization and / or programming of the drive circuit 2 , the driving circuit 2 can pretend. For example, the drive circuit 2 be pretended that the current valve of the electrically connected in parallel current valves, which turns off with a longer OFF period, is changed and in particular with one of the drive circuit for each shutdown of the electrically parallel-connected current valves 2 predetermined or in the drive circuit 2 is exchanged stored pattern, so that, for example, the electrically parallel to each other switched off current valves with a longer Ausschaltzeitdauer, or, for example, in the case where there are at least three electrically parallel connected current valves, electrically connected in parallel current valves in a fixed recurring order off a longer off period.
In 2, 3 und 4 sind die durch die elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V1, V2 und V3 jeweilig fließenden Ströme I bei einer zeitlichen Abfolge von Ausschaltvorgängen, bei denen jeweilig die elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V1, V2, und V3 ausgeschaltet werden, dargestellt, wobei im Rahmen des Ausführungsbeispiels die Abfolge von Ausschaltvorgängen in Form von unmittelbar hintereinander folgenden Ausschaltvorgängen, zwischen denen jeweilig ein Einschaltvorgang der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V1, V2 und V3 stattfindet, vorliegt. Die zeitlichen Abfolge von Ausschaltvorgängen braucht verallgemeinert nicht notwendigerweise durch unmittelbar hintereinander folgende Ausschaltvorgänge geben sein, sondern kann auch in Form von sonstigen zeitlich nacheinander folgenden Ausschaltvorgängen der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V1, V2 und V3 vorliegen. In 2 . 3 and 4 are the current I flowing through the electrically parallel to each other in parallel current valves V1, V2 and V3 at a time sequence of turn-off, in which respectively the electrically parallel-connected current valves V1, V2, and V3 are turned off, shown in the context of the embodiment the sequence of turn-off operations in the form of immediately successive turn-off operations, between which there is a turn-on of electrically parallel to each other in parallel current valves V1, V2 and V3, is present. The temporal sequence of switch-off processes does not necessarily need to be generalized by immediately successive turn-off operations, but may also be in the form of other turn-off operations of the electrical valves V1, V2 and V3 which are connected in parallel with each other in time.
In 2 sind die Stromverläufe, der durch die elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V1, V2 und V3 der Leistungshalbleiterschaltung 6 fließenden Ströme I, bei einem ersten Ausschaltvorgang dargestellt. In 3 sind die Stromverläufe, der durch die elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V1, V2 und V3 der Leistungshalbleiterschaltung 6 fließenden Ströme I, bei einem nach dem ersten Ausschaltvorgang unmittelbar nachfolgenden zweiten Ausschaltvorgang dargestellt. In 4 sind die Stromverläufe, der durch die elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V1, V2 und V3 der Leistungshalbleiterschaltung 6 fließenden Ströme I, bei einem nach dem zweiten Ausschaltvorgang unmittelbar nachfolgenden dritten Ausschaltvorgang dargestellt. Es sei dabei angemerkt, dass die in den 2, 3 und 4 dargestellten Verläufe der Ströme I, die durch die elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V1, V2 und V3 fließen, nur schematisiert dargestellt sind und insbesondere, der deutlicheren Darstellbarkeit wegen, die Werte des jeweiligen Stroms I und die jeweiligen Zeitpunkte nicht maßstabsgerecht eingezeichnet sind. In 2 are the current curves, by the electrically parallel to each other connected current valves V1, V2 and V3 of the power semiconductor circuit 6 flowing currents I, shown at a first switch-off. In 3 are the current curves, by the electrically parallel to each other connected current valves V1, V2 and V3 of the power semiconductor circuit 6 flowing currents I, shown at a second switch-off immediately following the first switch-off. In 4 are the current curves, by the electrically parallel to each other connected current valves V1, V2 and V3 of the power semiconductor circuit 6 flowing currents I, shown at a second switch-off immediately following third turn-off. It should be noted that in the 2 . 3 and 4 shown courses of the currents I, which flow through the electrically parallel connected current valves V1, V2 and V3, are shown only schematically and in particular, for clarity, the values of the respective current I and the respective times are not drawn to scale.
Im Rahmen des Ausführungsbeispiels beginnen beim jeweiligen Ausschalten der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V1, V2 und V3, alle elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V1, V2 und V3 zum gleichen Zeitpunkt t0 auszuschalten. Die zueinander parallel geschalteten Stromventile V1, V2 und V3 stellen zusammengenommen ein Hochleistungsstromventil dar. Durch diese Maßnahme wird die Gesamtdauer des Ausschaltvorgangs der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile minimiert. Within the scope of the exemplary embodiment, when the current valves V1, V2 and V3 are electrically switched parallel to one another, all current valves V1, V2 and V3 connected electrically in parallel with each other begin to switch off at the same time t0. The current valves V1, V2 and V3, which are connected in parallel with one another, together represent a high-performance flow valve. By this measure, the total duration of the Switching off the electrically parallel to each other connected flow valves minimized.
Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass im Sinne der Erfindung unter einer Ausschaltzeitdauer Ta eines Stromventils, die Zeitdauer verstanden wird, die seit dem Beginnzeitpunkt t0 des Ausschaltvorgangs des Stromventils vergeht, bis der durch das Stromventil zwischen seinem ersten Laststromanschluss 4 und seinem zweiten Laststromanschluss 5 fließende Strom I auf einen Wert Ib von 10% des Werts Ia des Stroms I, den der Strom I zum Beginnzeitpunkt t0 des Ausschaltvorgangs aufgewiesen hat, gesunken ist. Es gilt somit Ib = 0,1·tb und Ia = I(t0). Der Beginnzeitpunkt t0 des Ausschaltvorgangs des Stromventils ist der Zeitpunkt an dem von der Ansteuerschaltung 2 das oder die Ansteuersignale für das Stromventil, das ausgeschaltet werden soll, gerade beginnt verändert zu werden um das Stromventil auszuschalten. Beim Ausführungsbeispiel ist der Beginnzeitpunkt t0 der Zeitpunkt an dem der Wechsel vom ersten Spannungswert (positiver Spannungswert) bei dem das Stromventil eingeschaltet ist, zum zweiten Spannungswert (negativer Spannungswert) bei dem das Stromventil ausgeschaltet ist, des oder der Ansteuersignale für das betreffende Stromventile gerade beginnt. It should be noted at this point that for the purposes of the invention a switch-off time period Ta of a flow control valve is understood to be the time that has elapsed since the start time t0 of the switch-off operation of the flow control valve until the flow through the flow control valve between its first load flow connection 4 and its second load power connection 5 flowing current I has fallen to a value Ib of 10% of the value Ia of the current I, which the current I exhibited at the start time t0 of the turn-off operation. Hence Ib = 0.1 · tb and Ia = I (t0). The start time t0 of the turn-off operation of the flow control valve is the timing at which the drive circuit starts 2 the control valve (s) for the flow control valve that is to be turned off is just beginning to be changed to turn off the flow control valve. In the embodiment, the start time t0 is the time at which the change from the first voltage value (positive voltage value) at which the current valve is turned on to the second voltage value (negative voltage value) at which the current valve is turned off, the one or more drive signals for the current valve (s) just starts ,
Im Rahmen des Ausführungsbeispiels schaltet beim ersten Ausschaltvorgang, der in 2 dargestellt ist, das Stromventil V1 mit einer gegenüber den Ausschaltzeitdauern Ta(V2) und Ta(V3) der Stromventile V2 und V3 längeren Ausschaltzeitdauer Ta(V1) aus. Die elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V1, V2 und V3 beginnen alle zum gleichen Zeitpunkt t0 auszuschalten. Zum Zeitpunkt t0 weist der Strom I durch das entsprechende Stromventil einen Wert Ia auf. Zum Zeitpunkt t1 ist der Strom I, der durch das jeweilige Stromventil V2 bzw. V3 fließt auf einen Wert Ib von 10% des Werts Ia gesunken, so dass die Stromventile V2 und V3 mit einer Ausschaltzeitdauer Ta(V2 bzw.V3) = t1 – t0 ausschalten. Zum Zeitpunkt t2 ist der Strom I, der durch das jeweilige Stromventil V2 bzw. V3 fließt auf annähernd Null gesunken. Die Stromventile V2 und V3 schalten mit einer gegenüber dem Stromventile V1 deutlich längeren Ausschaltgeschwindigkeit aus, so das beim Ausschalten der zwischen dem ersten Laststromanschluss 4 und seinem zweiten Laststromanschluss 5 der Stromventile V2 und V3 vorhandene elektrische Durchlasswiderstand deutlich schneller ansteigt als der elektrische Durchlasswiderstand beim Stromventil V1. Ein Teil des jeweilig durch die Stromventile V2 und V3 fließenden Stroms I kommutiert deshalb bis zum Zeitpunkt t2 von den Stromventilen V2 und V3 zum Stromventil V1, obwohl dessen elektrische Durchlasswiderstand schon gegenüber dem Zeitpunkt t0 größer ist. Zum Zeitpunkt t3 ist der Strom I, der durch das Stromventil V1 fließt auf einen Wert Ib von 10% des Werts Ia gesunken, so dass das Stromventil V1 mit einer Ausschaltzeitdauer Ta(V1) = t3 – t0 ausschaltet. Das Stromventil V1 schaltet somit gegenüber den Stromventilen V2 und V3 mit einer längeren Ausschaltzeitdauer aus. Es gilt somit Ta(V1) > Ta(V2 bzw. V3). Kurz nach dem Zeitpunkt t3 ist der Strom I, der durch das Stromventil V1 fließt auf annähernd Null gesunken und der Ausschaltvorgang des Stromventils V1 bzw. der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V1, V2 und V3 ist beendet. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels schaltet beim ersten Ausschaltvorgang das Stromventil V1 mit einer Ausschaltzeitdauer von 0,8µs aus, während die Stromventile V2 und V3 jeweilig mit einer Ausschaltzeitdauer von 0,4µs ausschalten. In the context of the embodiment, the first switch-off, the in 2 is shown, the current valve V1 with respect to the Ausschaltzeitdauern Ta (V2) and Ta (V3) of the flow control valves V2 and V3 longer off time Ta (V1) off. The current valves V1, V2 and V3, which are connected in parallel with each other electrically, start to switch off all at the same time t0. At time t0, the current I through the corresponding flow valve to a value Ia. At time t1, the current I, which flows through the respective current valve V2 or V3, has dropped to a value Ib of 10% of the value Ia, so that the current valves V2 and V3 with a switch-off time period Ta (V2 or V3) = t1 - Switch off t0. At time t2, the current I flowing through the respective flow valve V2 or V3 has dropped to approximately zero. The current valves V2 and V3 turn off with a respect to the flow control valves V1 significantly longer turn-off, so when switching off the between the first load power connection 4 and its second load power connection 5 the current valves V2 and V3 existing electrical resistance increases significantly faster than the electrical resistance at the flow control valve V1. Therefore, part of the respective current I flowing through the current valves V2 and V3 commutes until the time t2 from the flow control valves V2 and V3 to the flow control valve V1, although its electrical forward resistance is greater than the instant t0. At time t3, the current I flowing through the flow control valve V1 has dropped to a value Ib of 10% of the value Ia, so that the flow control valve V1 turns off with a turn-off time Ta (V1) = t3-t0. The flow control valve V1 thus switches off with respect to the flow control valves V2 and V3 with a longer shutoff duration. Thus, Ta (V1)> Ta (V2 or V3) applies. Shortly after the time t3, the current I, which flows through the flow control valve V1, has dropped to approximately zero, and the switch-off operation of the flow control valve V1 or the flow control valves V1, V2 and V3 connected in parallel with each other in parallel has ended. In the context of the embodiment switches off the first turn-off operation, the flow valve V1 with a turn-off of 0.8μs, while the flow control valves V2 and V3 switch off with a switch-off period of 0.4μs.
Im Rahmen des Ausführungsbeispiels schaltet beim zweiten Ausschaltvorgang, der in 3 dargestellt ist, das Stromventil V2 mit einer gegenüber den Ausschaltzeitdauern Ta(V1) und Ta(V3) der Stromventile V1 und V3 längeren Ausschaltzeitdauer Ta(V2) aus. Die elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V1, V2 und V3 beginnen alle zum gleichen Zeitpunkt t0 auszuschalten. Zum Zeitpunkt t0 weist der Strom I durch das entsprechende Stromventil einen Wert Ia auf. Zum Zeitpunkt t1 ist der Strom I, der durch das jeweilige Stromventil V1 bzw. V3 fließt auf einen Wert Ib von 10% des Werts Ia gesunken, so dass die Stromventile V1 und V3 mit einer Ausschaltzeitdauer Ta(V1 bzw. V3) = t1 – t0 ausschalten. Zum Zeitpunkt t2 ist der Strom I, der durch das jeweilige Stromventil V1 bzw. V3 fließt auf annähernd Null gesunken. Die Stromventile V1 und V3 schalten mit einer gegenüber dem Stromventile V2 deutlich längeren Ausschaltgeschwindigkeit aus, so das beim Ausschalten der zwischen dem ersten Laststromanschluss 4 und seinem zweiten Laststromanschluss 5 der Stromventile V1 und V3 vorhandene elektrische Durchlasswiderstand deutlich schneller ansteigt als der elektrische Durchlasswiderstand beim Stromventil V2. Ein Teil des jeweilig durch die Stromventile V1 und V3 fließenden Stroms I kommutiert deshalb bis zum Zeitpunkt t2 von den Stromventilen V1 und V3 zum Stromventil V2, obwohl dessen elektrische Durchlasswiderstand schon gegenüber dem Zeitpunkt t0 größer ist. Zum Zeitpunkt t3 ist der Strom I, der durch das Stromventil V2 fließt auf einen Wert Ib von 10% des Werts Ia gesunken, so dass das Stromventil V2 mit einer Ausschaltzeitdauer Ta(V2) = t3 – t0 ausschaltet. Das Stromventil V2 schaltet somit gegenüber den Stromventilen V1 und V3 mit einer längeren Ausschaltzeitdauer aus. Es gilt somit Ta(V2) > Ta(V1 bzw. V3). Kurz nach dem Zeitpunkt t3 ist der Strom I, der durch das Stromventil V2 fließt auf annähernd Null gesunken und der Ausschaltvorgang des Stromventils V2 bzw. der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V1, V2 und V3 ist beendet. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels schaltet beim zweiten Ausschaltvorgang das Stromventil V2 mit einer Ausschaltzeitdauer von 0,8µs aus, während die Stromventile V1 und V3 jeweilig mit einer Ausschaltzeitdauer von 0,4µs ausschalten. In the context of the embodiment switches at the second shutdown, the in 3 is shown, the flow control valve V2 with a relation to the Ausschaltzeitdauern Ta (V1) and Ta (V3) of the flow control valves V1 and V3 longer off time Ta (V2) off. The current valves V1, V2 and V3, which are connected in parallel with each other electrically, start to switch off all at the same time t0. At time t0, the current I through the corresponding flow valve to a value Ia. At time t1, the current I, which flows through the respective flow control valve V1 or V3, has dropped to a value Ib of 10% of the value Ia, so that the flow control valves V1 and V3 have a turn-off time Ta (V1 or V3) = t1 - Switch off t0. At time t2, the current I flowing through the respective flow valve V1 or V3 has dropped to approximately zero. The current valves V1 and V3 turn off with a respect to the flow valves V2 significantly longer turn-off speed, so when turning off the between the first load power connection 4 and its second load power connection 5 the current valves V1 and V3 existing electrical resistance increases significantly faster than the electrical resistance at the flow valve V2. Therefore, part of the respective current I flowing through the current valves V1 and V3 commutes until the time t2 from the flow control valves V1 and V3 to the flow control valve V2, although its electrical resistance is greater than the instant t0. At time t3, the current I flowing through the flow control valve V2 has dropped to a value Ib of 10% of the value Ia, so that the flow control valve V2 turns off with a turn-off time Ta (V2) = t3-t0. The flow control valve V2 thus switches off with respect to the flow control valves V1 and V3 with a longer shutoff duration. Thus, Ta (V2)> Ta (V1 or V3) applies. Shortly after the time t3, the current I, which flows through the flow control valve V2 has dropped to approximately zero and the turn-off of the flow control valve V2 and the current valves V1, V2 and V3 electrically connected in parallel to each other is completed. In the exemplary embodiment, during the second switch-off process, the flow control valve V2 switches off with an off-time of 0.8 μs, while the flow control valves V1 and V3 respectively switch off with a switch-off period of 0.4 μs.
Im Rahmen des Ausführungsbeispiels schaltet beim dritten Ausschaltvorgang, der in 4 dargestellt ist, das Stromventil V3 mit einer gegenüber den Ausschaltzeitdauern Ta(V1) und Ta(V2) der Stromventilen V1 und V2 längeren Ausschaltzeitdauer Ta(V3) aus. Die elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V1, V2 und V3 beginnen alle zum gleichen Zeitpunkt t0 auszuschalten. Zum Zeitpunkt t0 weist der Strom I durch das entsprechende Stromventil einen Wert Ia auf. Zum Zeitpunkt t1 ist der Strom I, der durch das jeweilige Stromventil V1 bzw. V2 fließt auf einen Wert Ib von 10% des Werts Ia gesunken, so dass die Stromventile V1 und V2 mit einer Ausschaltzeitdauer Ta(V1 bzw.V2) = t1 – t0 ausschalten. Zum Zeitpunkt t2 ist der Strom I, der durch das jeweilige Stromventil V1 bzw. V2 fließt auf annähernd Null gesunken. Die Stromventile V1 und V2 schalten mit einer gegenüber dem Stromventile V3 deutlich längeren Ausschaltgeschwindigkeit aus, so das beim Ausschalten der zwischen dem ersten Laststromanschluss 4 und seinem zweiten Laststromanschluss 5 der Stromventile V1 und V2 vorhandene elektrische Durchlasswiderstand deutlich schneller ansteigt als der elektrische Durchlasswiderstand beim Stromventil V3. Ein Teil des jeweilig durch die Stromventile V1 und V2 fließenden Stroms I kommutiert deshalb bis zum Zeitpunkt t2 von den Stromventilen V1 und V2 zum Stromventil V3, obwohl dessen elektrische Durchlasswiderstand schon gegenüber dem Zeitpunkt t0 größer ist. Zum Zeitpunkt t3 ist der Strom I, der durch das Stromventil V3 fließt auf einen Wert Ib von 10% des Werts Ia gesunken, so dass das Stromventil V3 mit einer Ausschaltzeitdauer Ta(V3) = t3 – t0 ausschaltet. Das Stromventil V3 schaltet somit gegenüber den Stromventilen V1 und V2 mit einer längeren Ausschaltzeitdauer aus. Es gilt somit Ta(V3) > Ta(V1 bzw. V2). Kurz nach dem Zeitpunkt t3 ist der Strom I, der durch das Stromventil V3 fließt auf annähernd Null gesunken und der Ausschaltvorgang des Stromventils V3 bzw. der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V1, V2 und V3 ist beendet. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels schaltet beim dritten Ausschaltvorgang das Stromventil V3 mit einer Ausschaltzeitdauer von 0,8µs aus, während die Stromventile V1 und V2 jeweilig mit einer Ausschaltzeitdauer von 0,4µs ausschalten. In the context of the embodiment switches at the third shutdown, the in 4 is shown, the flow control valve V3 with respect to the Ausschaltzeitdauern Ta (V1) and Ta (V2) of the flow control valves V1 and V2 longer off time Ta (V3) off. The current valves V1, V2 and V3, which are connected in parallel with each other electrically, start to switch off all at the same time t0. At time t0, the current I through the corresponding flow valve to a value Ia. At time t1, the current I, which flows through the respective flow control valve V1 or V2, has dropped to a value Ib of 10% of the value Ia, so that the flow control valves V1 and V2 have a turn-off time Ta (V1 or V2) = t1 - Switch off t0. At time t2, the current I flowing through the respective flow valve V1 or V2 has dropped to approximately zero. The current valves V1 and V2 switch off with a comparison with the flow control valves V3 significantly longer turn-off speed, so when switching off the between the first load current connection 4 and its second load power connection 5 the current valves V1 and V2 existing electrical resistance increases much faster than the electrical resistance at the flow valve V3. Therefore, part of the current I flowing respectively through the current valves V1 and V2 commutes from the flow control valves V1 and V2 to the flow control valve V3 until time t2, although its electrical resistance is higher than the time t0. At time t3, the current I flowing through the flow control valve V3 has dropped to a value Ib of 10% of the value Ia, so that the flow control valve V3 turns off with a turn-off time Ta (V3) = t3-t0. The flow control valve V3 thus switches off with respect to the flow control valves V1 and V2 with a longer shutoff duration. Thus, Ta (V3)> Ta (V1 or V2) applies. Shortly after the time t3, the current I, which flows through the flow control valve V3, has dropped to approximately zero, and the switch-off operation of the flow control valve V3 or of the flow control valves V1, V2 and V3 connected in parallel with each other is terminated. In the exemplary embodiment, during the third switch-off process, the flow control valve V3 switches off with a switch-off duration of 0.8 μs, while the flow control valves V1 and V2 respectively switch off with a switch-off duration of 0.4 μs.
Der nächste nach dem dritten Ausschaltvorgang stattfindende Ausschaltvorgang der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V1, V2 und V3 entspricht wieder dem ersten in 2 dargestellten Ausschaltvorgang usw. Die elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V1, V2 und V3 schalten somit beim Ausführungsbeispiel in einer festen wiederkehrenden Reihenfolge mit einer längeren Ausschaltzeitdauer Ta aus. The next occurring after the third turn-off operation of the electrically parallel connected current valves V1, V2 and V3 again corresponds to the first in 2 Turn-off operation shown, etc., the electrically connected in parallel current valves V1, V2 and V3 thus turn off in the embodiment in a fixed recurring sequence with a longer turn-off time Ta.
Die Leistungshalbleitereinrichtung 1 weist im Rahmen des Ausführungsbeispiels eine weitere erfindungsgemäße Leistungshalbleiterschaltung 7 auf. Die Leistungshalbleiterschaltung 7 weist elektrisch zueinander parallel geschaltete Stromventile V4, V5 und V6 auf, die jeweilig einen ersten Laststromanschluss 4, einen zweiten Laststromanschluss 5 und entsprechend der Anzahl der Leistungshalbleiterschalter des jeweiligen Stromventils Steueranschlüsse S aufweisen, wobei die ersten Laststromanschlüsse 4 der Stromventile V4, V5 und V6 elektrisch leitend miteinander verbunden sind und die zweiten Laststromanschlüsse 5 der Stromventile V4, V5 und V6 elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels weist, in analoger Weise, wie in 5 bezüglich der Stromventile V1, V2 und V3 dargestellt, das jeweilige Stromventile V4, V5 bzw. V6 einen ersten Leistungshalbleiterschalter T1 und einen zum ersten Leistungshalbleiterschalter T1 elektrisch parallel geschalteten zweiten Leistungshalbleiterschalter T2 auf, wobei hierzu die Kollektoren C des ersten und zweiten Leistungshalbleiterschalters T1 und T2 miteinander elektrisch leitend verbunden sind und die Emitter E des ersten und zweiten Leistungshalbleiterschalters T1 und T2 miteinander elektrisch leitend verbunden sind. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels sind die Leistungshalbleiterschalter als IGBTs ausgebildet. Die Gates G der Leistungshalbleiterschalter T1 und T2 bilden die Steueranschlüsse des jeweiligen Stromventils V1, V2 bzw. V3 aus, wobei dem jeweiligen Steueranschluss ein jeweilig zugehöriges Ansteuersignal A4, A4', A5, A5', A6 bzw. A6' als Eingangsgröße zugeführt wird. Selbstverständlich kann des jeweilige Stromventil noch mehr zueinander parallel geschaltete Leistungshalbleiterschalter aufweisen als die beiden Leistungshalbleiterschalter T1 und T2. Die weitere erfindungsgemäße Leistungshalbleiterschaltung 7 weist verallgemeinert mindestens zwei zueinander parallel geschaltete Stromventile auf und kann noch mehr zueinander parallel geschaltete Stromventile aufweisen als die drei im Ausführungsbeispiel zueinander parallel geschalteten Stromventile V4, V5 und V6. The power semiconductor device 1 has, in the context of the embodiment, a further power semiconductor circuit according to the invention 7 on. The power semiconductor circuit 7 has electrically parallel to each other connected flow valves V4, V5 and V6, which respectively has a first load current connection 4 , a second load power connection 5 and corresponding to the number of power semiconductor switches of the respective flow control valve S, wherein the first load current terminals 4 the current valves V4, V5 and V6 are electrically connected to each other and the second load current terminals 5 the flow control valves V4, V5 and V6 are electrically connected to each other. In the context of the embodiment has, in an analogous manner, as in 5 with respect to the flow control valves V1, V2 and V3, the respective flow control valves V4, V5 and V6 have a first power semiconductor switch T1 and a second power semiconductor switch T2 electrically connected in parallel to the first power semiconductor switch T1, with the collectors C of the first and second power semiconductor switches T1 and T2 for this purpose are electrically connected to each other and the emitters E of the first and second power semiconductor switches T1 and T2 are electrically conductively connected to each other. In the context of the embodiment, the power semiconductor switches are designed as IGBTs. The gates G of the power semiconductor switches T1 and T2 form the control terminals of the respective flow valve V1, V2 and V3, wherein the respective control terminal a respective associated drive signal A4, A4 ', A5, A5', A6 and A6 'is supplied as an input variable. Of course, the respective current valve may have more power semiconductor switches connected in parallel to one another than the two power semiconductor switches T1 and T2. The further power semiconductor circuit according to the invention 7 generally has at least two flow valves connected in parallel to one another and can have more flow valves connected in parallel to one another than the three flow control valves V4, V5 and V6 connected in parallel to each other in the exemplary embodiment.
Die weitere erfindungsgemäße Leistungshalbleiterschaltung 7 weist eine weitere Ansteuerschaltung 3, die zur Ansteuerung der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V4, V5 und V6 ausgebildet ist auf, wobei die Ansteuerschaltung 3 derart ausgebildet ist, dass von der Ansteuerschaltung 3 in Abhängigkeit eines weiteren Steuersignals S2, mittels von der Ansteuerschaltung 2 erzeugter Ansteuersignale A4, A4', A5, A5', A6 und A6' , die den elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventilen V4, V5 und V6 zugeführt werden, die elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V4, V5 und V6 ein- und ausgeschaltet werden, wobei von der weiteren Ansteuerschaltung 3 die Ansteuersignale A4, A4', A5, A5', A6 und A6' derart erzeugt werden, dass beim Ausschalten der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V4, V5 und V6 ein von der weiteren Ansteuerschaltung 3 vorgesehenes Stromventil der elektrisch parallel geschalteten Stromventile V4, V5 und V6 mit einer gegenüber den Ausschaltzeitdauern der übrigen elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V4, V5 und V6 oder wenn die weitere Leistungshalbleiterschaltung 7 zwei elektrisch zueinander parallel geschaltete Stromventile V4 und V5 aufweist, mit einer gegenüber der Ausschaltzeitdauer des übrigen der elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V4 und V5, längeren Ausschaltzeitdauer Ta ausschaltet. Die Ausschaltzeitdauern Ta der übrigen elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile brauchen dabei nicht notwendiger Weise, wie beim Ausführungsbeispiel, identisch sein. Das weitere Steuersignal S2 wird dabei von einer übergeordneten Steuerung erzeugt, die in den Figuren, da zum Verständnis der Erfindung unwesentlich, nicht dargestellt ist. Das weitere Steuersignal S2 gibt an, ob die elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V4, V5 und V6 ein- oder ausgeschaltet sein sollen. Die elektrisch zueinander parallel geschalteten Stromventile V4, V5 und V6 bilden zusammen genommen ein Hochleistungsstromventil aus. The further power semiconductor circuit according to the invention 7 has a further drive circuit 3 , which is designed to control the electrically parallel to each other in parallel current valves V4, V5 and V6, wherein the drive circuit 3 is formed such that of the drive circuit 3 in response to a further control signal S2, by means of the drive circuit 2 generated drive signals A4, A4 ', A5, A5', A6 and A6 ', which are supplied to the electrically parallel-connected current valves V4, V5 and V6, the electrically parallel-connected current valves V4, V5 and V6 are switched on and off, wherein from the further drive circuit 3 the control signals A4, A4 ', A5, A5', A6 and A6 'are generated in such a way that when switching off the electrically parallel-connected current valves V4, V5 and V6 one of the further drive circuit 3 provided flow control valve of electrically parallel-connected current valves V4, V5 and V6 with respect to the Ausschaltzeitdauern the remaining electrically parallel to each other in parallel current valves V4, V5 and V6 or when the further power semiconductor circuit 7 two current valves V4 and V5 connected electrically in parallel with one another, with a longer switch-off time period Ta switched off with respect to the switch-off time duration of the remainder of the current valves V4 and V5 which are electrically connected in parallel to one another. The switch-off periods Ta of the remaining electrically parallel-connected current valves do not necessarily need to be identical, as in the exemplary embodiment. The further control signal S2 is generated by a higher-level control, which is not shown in the figures, as for understanding the invention, not essential. The further control signal S2 indicates whether the current valves V4, V5 and V6 connected in parallel with each other electrically are to be switched on or off. The electrically parallel connected current valves V4, V5 and V6 taken together form a high-performance flow valve.
Die weitere erfindungsgemäße Leistungshalbleiterschaltung 7 ist analog zur Leistungshalbleiterschaltung 6 aufgebaut, so dass bezüglich der weiteren Beschreibung einschließlich vorteilhafter Ausbildungen der weiteren erfindungsgemäße Leistungshalbleiterschaltung 7 auf die oben ausgeführte Beschreibung und die 2 bis 5 zur Leistungshalbleiterschaltung 6 verwiesen wird. The further power semiconductor circuit according to the invention 7 is analogous to the power semiconductor circuit 6 so that with respect to the further description including advantageous embodiments of the further power semiconductor circuit according to the invention 7 to the above description and the 2 to 5 to the power semiconductor circuit 6 is referenced.
Die Ansteuerschaltung 2 und die weitere Ansteuerschaltung 3 können auch Bestandteil einer Gesamtansteuerschaltung zur Ansteuerung aller Stromventile der Leistungshalbleitereinrichtung 1 sein. Die jeweiligen elektrischen Bauelemente der Ansteuerschaltung 2 und der weiteren Ansteuerschaltung 3 können z.B. auf einer einzelnen Leiterplatte angeordnet sein oder auf mehreren Leiterplatten verteilt angeordnet sein, wobei die Leiterplatten Bestandteile z.B. mehrerer in einen Rahmen angeordneter Einschubmodule sein können. The drive circuit 2 and the further drive circuit 3 may also be part of a Gesamtansteuerschaltung for controlling all current valves of the power semiconductor device 1 be. The respective electrical components of the drive circuit 2 and the further drive circuit 3 For example, it may be arranged on a single printed circuit board or distributed over a plurality of printed circuit boards, wherein the printed circuit boards may be components of, for example, a plurality of plug-in modules arranged in a frame.
Es sei dabei angemerkt, dass im Sinne der Erfindung, z.B. aufgrund von Bauteiltoleranzen und/oder unterschiedlichen Leitungslängen und/oder unterschiedlicher Leitungsinduktivitäten, eventuell vorhandene geringfüge Unterschiede im Ausschaltverhalten der Stromventile und insbesondere dadurch bedingte geringfügige unterschiedliche Ausschaltzeitdauern der Stromventile, vernachlässigt werden und keine unterschiedliche Ausschaltzeitdauern im Sinne der Erfindung darstellen. It should be noted that for the purposes of the invention, e.g. due to component tolerances and / or different line lengths and / or different Leitungsinduktivitäten, possibly existing slight differences in Ausschaltverhalten the flow control valves and in particular due to minor different Ausschaltzeitdauern the flow valves are neglected and do not represent different AusschaltzeitDauern in the context of the invention.
