DE102015222752B4 - Selbstbetriebener Treiber für Leistungsversorgungen - Google Patents

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    • H03K17/0826—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit in bipolar transistor switches

Abstract

Gerät, das umfasst:einen Hochspannungs-Halbleiterschalter (Q1), wobei der Hochspannungs-Halbleiterschalter einen ersten Anschluss, einen zweiten Anschluss und einen dritten Anschluss umfasst; undeinen Treiber, der umfasst:einen ersten Schalter (Q2), der mit dem dritten Anschluss des Hochspannungs-Halbleiterschalters und mit Masse gekoppelt ist, wobei der erste Schalter auf der Basis eines ersten Steuersignals ein- und ausschaltet;einen zweiten Schalter (S1), der mit dem ersten Anschluss des Hochspannungs-Halbleiterschalters gekoppelt ist, wobei der zweite Schalter auf der Basis des ersten Steuersignals ein- und ausschaltet;einen dritten Schalter (S2), der mit dem ersten Anschluss des Hochspannungs-Halbleiterschalters und mit Masse gekoppelt ist, wobei der dritte Schalter auf der Basis eines zweiten Steuersignals ein- und ausschaltet; undeine Diode (D1), wobei die Diode einen Anodenanschluss und einen Kathodenanschluss umfasst, wobei der Anodenanschluss der Diode mit dem dritten Anschluss des Hochspannungs-Halbleiterschalters gekoppelt ist und der Kathodenanschluss der Diode mit dem zweiten Schalter gekoppelt ist.

Description

  • HINTERGRUND
  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf das Gebiet von Offline-Leistungsversorgungen und insbesondere auf das Vorsehen von Leistung für eine Offline-Schaltvorrichtung einer Offline-Leistungsversorgung.
  • BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
  • Offline-Leistungsversorgungen verwenden typischerweise eine Hilfsleistungsversorgung für die Steuerschaltungsanordnung und die Leistungsschalter. Isolierte Leistungsversorgungen erhalten die Hilfsleistung von Hilfstransformatorwicklungen. Nicht isolierte Leistungsversorgungen, bei denen Transformatoren nicht verwendet werden, mit einem Transformator zum Liefern der Hilfsleistung sind jedoch nicht kosteneffizient.
  • Typischerweise verwenden nicht isolierte Leistungsversorgungen eine zusätzliche Schaltungsanordnung, um Leistung zur Steuerschaltungsanordnung und zu den Leistungsschaltvorrichtungen zu liefern. Einige Offline-Leistungsversorgungen können beispielsweise einen linearen Hochspannungsregulierer verwenden, um die Hilfsleistung zu liefern. Alternativ können andere Offline-Leistungsversorgungen eine Ausgangsspannungs-Bootstrap-Diode verwenden. In vielen Fällen kann diese zusätzliche Schaltungsanordnung Hochspannungsprozesse (z. B. 600 V oder höher) verwenden und/oder kann ineffizient sein.
  • Folglich wäre es vorteilhaft, eine Hilfsleistung für die Steuerschaltungsanordnung und die Leistungsschaltvorrichtungen einer Offline-Leistungsversorgung effizient liefern zu können, ohne einen Hochspannungsprozess zu verwenden.
  • Die Firmenschrift „UM10522 - TEA1721 non-isolated universal mains buck and buck/boost converter demo board - Rev. 1.1. - 19 December 2012, User manual“ der NXP B.V., Eindhoven, NL beschreibt einen +12 V-AC/DC-Tiefsetzsteller-und-nicht-isoliertes-(-12 V)-AC/DC-Tiefsetzsteller-Hochsetzsteller-(Buck-Boost)-Modus-Schaltnetzteil.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ein Gerät liefert Hilfsleistung zu einer Offline-Schaltvorrichtung. Das Gerät umfasst einen Hochspannungs-Halbleiterschalter und einen Treiber für den Hochspannungs-Halbleiterschalter. Der Treiber umfasst einen ersten Schalter, wobei der erste Schalter mit einem dritten Anschluss des Hochspannungs-Halbleiterschalters und mit Masse gekoppelt ist, einen zweiten Schalter, der mit einem ersten Anschluss des Hochspannungs-Halbleiterschalters gekoppelt ist, einen dritten Schalter, der mit dem ersten Anschluss des Hochspannungs-Halbleiterschalters und mit Masse gekoppelt ist. Der Treiber umfasst ferner eine Diode, wobei die Anode der Diode mit dem dritten Anschluss des Hochspannungs-Halbleiterschalters gekoppelt ist und die Kathode der Diode mit dem zweiten Schalter gekoppelt ist.
  • Die in der Patentbeschreibung beschriebenen Merkmale und Vorteile sind nicht alle einschließend und insbesondere sind viele zusätzliche Merkmale und Vorteile für einen Fachmann auf dem Gebiet angesichts der Zeichnungen und der Patentbeschreibung ersichtlich. Überdies sollte beachtet werden, dass die in der Patentbeschreibung verwendete Sprache hauptsächlich für Lesbarkeit und Anweisungszwecke ausgewählt wurde und nicht ausgewählt worden sein kann, um den Erfindungsgegenstand abzugrenzen oder zu umschreiben.
  • Figurenliste
  • Die offenbarten Ausführungsformen weisen andere Vorteile und Merkmale auf, die aus der ausführlichen Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und den begleitenden Figuren (oder Zeichnungen) besser ersichtlich sind. Eine kurze Einführung der Erfindung findet nachstehend statt.
    • Fig. (FIG.) 1A stellt ein Funktionsblockdiagramm einer Offline-Schaltvorrichtung mit leitungskompensierter Überlastleistung dar.
    • 1B stellt einen Schaltplan einer Anwendung der Offline-Schaltvorrichtung von 1A dar.
    • 2A stellt ein Funktionsblockdiagramm einer Offline-Schaltvorrichtung mit niedrigem Ruhestrom dar.
    • 2B stellt einen Schaltplan einer Anwendung der Offline-Schaltvorrichtung von 2A dar.
    • 3A stellt einen Schaltplan eines Hochspannungs-Halbleiterschalters mit einem selbstbetriebenen Treiber gemäß einer Ausführungsform dar.
    • 3B stellt ein Zeitablaufdiagramm von verschiedenen Signalen des selbstbetriebenen Treibers von 3A gemäß einer Ausführungsform dar.
    • 3C stellt eine beispielhafte Anwendung des selbstbetriebenen Treibers von 3A gemäß einer Ausführungsform dar.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Die Figuren (Fig.) und die folgende Beschreibung beziehen sich nur zur Erläuterung auf bevorzugte Ausführungsformen. Es sollte beachtet werden, dass aus der folgenden Erörterung alternative Ausführungsformen der Strukturen und Verfahren, die hier offenbart sind, leicht als brauchbare Alternativen erkannt werden, die verwendet werden können, ohne von den Prinzipien dessen, was beansprucht ist, abzuweichen.
  • Nun wird im Einzelnen auf verschiedene Ausführungsformen Bezug genommen, von denen Beispiele in den begleitenden Figuren dargestellt sind. Es wird angemerkt, dass, wann immer ausführbar, ähnliche oder gleiche Bezugszeichen in den Figuren verwendet werden können und eine ähnliche oder gleiche Funktionalität angeben können. Die Figuren stellen Ausführungsformen des offenbarten Systems (oder Verfahrens) nur für Erläuterungszwecke dar. Ein Fachmann auf dem Gebiet erkennt aus der folgenden Beschreibung leicht, dass alternative Ausführungsformen der hier dargestellten Strukturen und Verfahren verwendet werden können, ohne von den hier beschriebenen Prinzipien abzuweichen.
  • SCHALTNETZTEILE
  • Schaltnetzteile sind Leistungsversorgungen, die einen Schaltregulierer umfassen, um elektrische Leistung umzusetzen. In einem Schaltnetzteil schaltet ein Durchgangstransistor zwischen Zuständen mit niedriger Ableitung, vollständig eingeschalteten und vollständig ausgeschalteten Zuständen um, während er eine kleine Menge an Zeit im Zustand mit hoher Ableitung verbringt. Schaltnetzteile umfassen einen Eingangsgleichrichter und/oder Eingangsfilter, eine Schaltvorrichtung und einen Ausgangsgleichrichter und/oder Ausgangsfilter.
  • OFFLINE-SCHALTVORRICHTUNGEN
  • Fig. (FIG.) 1A stellt ein Funktionsblockdiagramm einer Offline-Schaltvorrichtung 110 mit leitungskompensierter Überlastleistung dar. 1B stellt einen Schaltplan einer Anwendung der Offline-Schaltvorrichtung 110 dar.
  • Die Offline-Schaltvorrichtung 110 kombiniert einen Hochspannungs-Leistungs-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) 125 mit einer Leistungsversorgungs-Steuereinheit in einer Vorrichtung. Die Steuereinheit umfasst einen Regulierer 120 mit 5,85 V, der einen Überbrückungskondensator Cbp auflädt, der mit einem ÜBERBRÜCKUNGS-/MULTIFUNKTIONS-Stift (BP/M) verbunden ist. Der Regulierer 120 lädt den Kondensator Cbp durch Beziehen eines Stroms von der Spannung am DRAIN-Stift (D) auf, wenn der MOSFET 130 ausgeschaltet ist. Der BP/M-Stift ist der interne Spannungsversorgungsknoten der Offline-Schaltvorrichtung 110. Wenn der MOSFET 125 eingeschaltet ist, arbeitet die Vorrichtung von der im Überbrückungskondensator Cbp gespeicherten Energie.
  • 1B stellt eine Offline-Leistungsversorgung 130 unter Verwendung der Offline-Schaltvorrichtung 110 dar. Die Offline-Leistungsversorgung 130 empfängt eine Hochspannungs-Eingangsgleichspannung (Vin) mit weitem Bereich und erzeugt eine Ausgangsgleichspannung (Vout). Der Überbrückungskondensator Cbp ist mit dem BP/M-Stift der Offline-Schaltvorrichtung 110 gekoppelt und ein Optokoppler 150 ist mit dem FREIGABE/UNTERSPANNUNGS-Stift (EN/UV-Stift) der Offline-Schaltvorrichtung 110 gekoppelt. Der EN/UV-Stift steuert die Schaltleistung des MOSFET 125. Das Umschalten des MOSFET 125 wird beendet, wenn ein Strom, der größer ist als ein Schwellenstrom (z. B. 115 µA), vom EN/UV-Stift bezogen wird. Das Umschalten des MOSFET 125 fährt fort, wenn der vom EN/UV-Stift bezogene Strom unter einen Schwellenstrom (z. B. 75 µA) fällt.
  • Ein Nachteil der Offline-Schaltvorrichtung 110 besteht darin, dass der Regulierer 120 ineffizient ist und einen Hochspannungsprozess (z. B. 600 V oder höher) verwendet.
  • 2A stellt ein Funktionsblockdiagramm einer Offline-Schaltvorrichtung 210 mit niedrigem Ruhestrom dar. 2B stellt einen Schaltplan einer Anwendung der Offline-Schaltvorrichtung 210 dar.
  • Die Offline-Schaltvorrichtung 210 umfasst einen Hochspannungs-Leistungs-MOSFET 225 und eine Steuereinheit in einer monolithischen Vorrichtung. Die Vorrichtung umfasst auch eine Hochspannungs-Stromquelle, die einen Start und eine Operation direkt von der gleichgerichteten Netz- bzw. Hauptspannung ermöglicht. Die Offline-Schaltvorrichtung 210 erzeugt eine interne Niederspannungsversorgung (z. B. 5 V) von der integrierten Hochspannungs-Stromquelle.
  • Die Offline-Leistungsversorgung 220 empfängt eine Eingangsspannung Vin und erzeugt eine Ausgangsspannung Vout. Die Offline-Leistungsversorgung 220 umfasst die Offline-Schaltvorrichtung 210, eine Bootstrap-Schaltungsanordnung 230 und eine Last 240. Die Bootstrap-Schaltungsanordnung 230 umfasst eine Diode Db , einen Kondensator Cb und Widerstände R1 und R2. Die Komponenten der Bootstrap-Schaltungsanordnung 230 können Hochspannungskomponenten verwenden. Außerdem kann die Offline-Schaltvorrichtung eine Versorgungsspannung verwenden, die anders ist als die Ausgangsspannung Vout der Offline-Leistungsversorgung 220. Während des Starts kann die Ausgangsspannung Vout nicht hoch genug sein, um die Offline-Schaltvorrichtung 210 zu betreiben. Außerdem kann während des normalen Betriebs der Offline-Leistungsversorgung 220 die Ausgangsspannung Vout höher sein als die maximale Versorgungsspannung der Offline-Schaltvorrichtung 210.
  • 3A stellt einen Schaltplan eines Hochspannungs-Halbleiterschalters Q1 mit einem selbstbetriebenen Treiber 330 gemäß einer Ausführungsform dar. Im Schaltplan von 3A ist der Hochspannungs-Halbleiterschalter Q1 ein bipolarer Sperrschichttransistor (BJT), aber andere Typen von Hochspannungs-Halbleiterschaltern wie z. B. Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFET) können stattdessen verwendet werden.
  • Der Emitter des BJT Q1 ist mit einem Schalter Q2 gekoppelt. In einigen Ausführungsformen ist der Schalter Q2 ein Feldeffekttransistor (FET). Wenn er geschlossen ist, koppelt der Schalter Q2 den Emitter des BJT Q1 mit Masse. Die Basis des BJT Q1 ist mit einem Widerstand Rbase und dem Schalter S1 gekoppelt und der Schalter S1 ist mit einem Kondensator C gekoppelt. Wenn er geschlossen ist, koppelt der Schalter S1 den Widerstand Rbase und die Basis des BJT Q1 mit dem Kondensator C. In einigen Ausführungsformen ist die Basis des BJT mit einer Stromquelle anstelle des Widerstandes Rbase gekoppelt. Die Stromquelle liefert Strom zur Basis des BJT, um den BJT einzuschalten. Die Basis des BJT Q1 ist ferner mit einem Schalter S2 gekoppelt. Wenn er geschlossen ist, koppelt der Schalter S2 die Basis des BJT Q1 mit Masse.
  • Eine Diode D1 ist zwischen den Emitter des BJT Q1 und den Kondensator C gekoppelt. Wenn sie in Durchlassrichtung vorgespannt ist, lädt die Diode D1 den Kondensator C auf. In einigen Ausführungsformen ist ein als Diode geschalteter Transistor zwischen den Emitter des BJT Q1 und den Kondensator C anstelle einer Diode gekoppelt. Ein als Diode geschalteter BJT, wobei die Basis und der Kollektor des als Diode geschalteten BJT miteinander verbunden sind, wird beispielsweise verwendet. Alternativ wird ein als Diode geschalteter MOSFET, wobei das Gate und der Drain des als Diode geschalteten MOSFET miteinander verbunden sind, verwendet.
  • In einigen Ausführungsformen ist eine Last zwischen den Kollektor des BJT Q1 und eine Versorgungsspannung Vbus gekoppelt. In dem Schaltplan von 3C ist die Last als Lastwiderstand Rload dargestellt, aber beliebige andere Typen von Lasten können zwischen den Kollektor des BJT Q1 und die Leistungsversorgung Vbus gekoppelt sein. In einigen Ausführungsformen ist eine Last zwischen die Masse des Treibers 330 und einen negativen Anschluss einer Leistungsversorgung (nicht dargestellt) gekoppelt.
  • In einigen Ausführungsformen wird ein Feldeffekttransistor FET anstelle des BJT Q1 verwendet. In dieser Ausführungsform ist die Source des FET Q1 mit dem Schalter Q2 gekoppelt und das Gate des FET Q1 ist mit dem Widerstand Rbase und dem Schalter S1 gekoppelt. Außerdem kann eine Last wie z. B. Rload mit dem Drain des FET Q1 gekoppelt sein.
  • In einigen Ausführungsformen ist jedes Element von 3A in einer monolithischen integrierten Schaltung hergestellt. In anderen Ausführungsformen sind einige Komponenten wie z. B. die Last, der BJT Q1 und/oder der Kondensator C als externe Komponente zur integrierten Schaltung vorgesehen. Das heißt, die Schalter Q2, S1 und S2, die Diode D1 und die Widerstände Rbase sind in einer einzelnen integrierten Schaltung hergestellt und der Lastwiderstand Rload , der BJT Q1 und der Kondensator befinden sich außerhalb der integrierten Schaltung. In noch anderen Ausführungsformen ist jede Komponente ein diskretes Schaltungselement und die Komponenten sind unter Verwendung einer gedruckten Leiterplatte (PCB) integriert.
  • In einigen Ausführungsformen ist eine zusätzliche Schaltungsanordnung enthalten, um die Steuersignale zu erzeugen, um die Schalter Q2, S1 und S2 zu schließen und zu öffnen. In anderen Ausführungsformen werden die Steuersignale durch eine externe Komponente erzeugt. In einer Ausführungsform wird eine Rückkopplung verwendet, um die Steuersignale zu erzeugen. Die Menge an Ladung, die im Kondensator C des selbstbetriebenen Treibers 330 gespeichert ist, kann beispielsweise erfasst werden und die Steuersignale zum Schließen und Öffnen der Schalter Q2, S1 und S2 können auf der Basis der erfassten Menge an Ladung, die im Kondensator C gespeichert ist, erzeugt werden.
  • 3B stellt ein Zeitablaufdiagramm von verschiedenen Signalen des selbstbetriebenen Treibers 330 gemäß einer Ausführungsform dar. Zum Zeitpunkt t1 sind die Schalter Q2 und S1 geschlossen. Der Schalter Q2 koppelt den Emitter des BJT Q1 mit Masse und der Schalter S1 koppelt die Basis des BJT Q1 mit dem Kondensator C. Wenn die Schalter Q2 und S1 geschlossen sind, schaltet der BJT Q1 ein und ein Laststrom Iload beginnt durch den Widerstand Rload und den BJT Q1 zu fließen. Der Strom Iload erzeugt eine Spannungsdifferenz über dem Widerstand Rload , die die Kollektorspannung Vc verringert.
  • Zum Zeitpunkt t2 werden die Schalter Q2 und S1 geöffnet. Da der Schalter Q2 geschlossen ist, kann der Strom Iload nicht durch den Schalter Q2 zur Masse fließen und spannt folglich die Diode D1 in Durchlassrichtung vor. Die Diode D1 leitet den Strom Idiode in den Kondensator C, wobei folglich der Kondensator C aufgeladen wird.
  • Zum Zeitpunkt t3 wird der Schalter S2 geschlossen. Der Schalter S2 koppelt die Basis des BJT Q1 mit Masse, was den BJT Q1 ausschaltet. In einigen Ausführungsformen entlädt der Schalter S2 einen Basiskondensator des BJT Q1. Folglich ist der Basisstrom Ibase negativ, bis der Basiskondensator entladen ist.
  • Zum Zeitpunkt t4 wird der Schalter S2 geöffnet. Da alle Schalter Q2, S1 und S2 geöffnet sind, bleibt der BJT Q1 ausgeschaltet, bis die Schalter Q2 und S1 in einem anschließenden Betriebszyklus geschlossen werden.
  • 3C stellt eine beispielhafte Anwendung des selbstbetriebenen Treibers 330 dar. Die beispielhafte Anwendung von 3C verwendet eine Tiefsetzsteller-(Buck)-Konfiguration, aber andere Konfigurationen, wie z. B. eine Hochsetzsteller-Konfiguration, eine Tiefsetzsteller-Hochsetzsteller-(Buck-Boost)-Konfiguration, eine Rücklauf-(Fly back)-Konfiguration oder irgendeine andere Leistungsversorgungs-Konfiguration kann stattdessen verwendet werden.
  • 3C ist ein Schaltplan eines Schaltnetzteils 320. Das Schaltnetzteil 320 empfängt eine Eingangsspannung Vin und erzeugt eine Ausgangsspannung Vout. Das Schaltnetzteil 320 umfasst eine Offline-Schaltvorrichtung 210, eine Last 240, einen Lastwiderstand Rload , einen BJT Q1 und einen selbstbetriebenen Treiber 330. Der selbstbetriebene Treiber 330 liefert Leistung zum Ansteuern der Offline-Schaltvorrichtung 210.
  • In einigen Ausführungsformen kann eine zusätzliche Schaltungsanordnung wie z. B. eine Rückkopplungs-Schaltungsanordnung enthalten sein. Die Rückkopplungs-Schaltungsanordnung kann mit dem FB-Anschluss der Offline-Schaltvorrichtung 210 verbunden sein.
  • Der selbstbetriebene Treiber 330 empfängt eine Versorgungsspannung vom Eingang des Schaltnetzteils 320 und lädt den Kondensator C auf, um die Offline-Schaltvorrichtung 210 zu betreiben.
  • ZUSÄTZLICHE KONFIGURATIONSERWÄGUNGEN
  • Bestimmte Ausführungsformen sind hier als eine Logik oder eine Anzahl von Komponenten, Modulen oder Mechanismen umfassend beschrieben. Module können entweder Software-Module (z. B. einen auf einem maschinenlesbaren Medium oder in einem Übertragungssignal verkörperten Code) oder Hardware-Module umfassen. Ein Hardware-Modul ist eine konkrete Einheit, die in der Lage ist, bestimmte Operationen durchzuführen, und kann in einer bestimmten Weise konfiguriert oder angeordnet sein. In Beispielausführungsformen können ein oder mehrere Computersysteme (z. B. ein eigenständiges, Client- oder Server-Computersystem) oder ein oder mehrere Hardware-Module eines Computersystems (z. B. ein Prozessor oder eine Gruppe von Prozessoren) durch Software (z. B. eine Anwendung oder einen Anwendungsteil) als Hardware-Modul konfiguriert werden, das arbeitet, um bestimmte Operationen durchzuführen, wie hier beschrieben.
  • In verschiedenen Ausführungsformen kann ein Hardware-Modul mechanisch oder elektronisch implementiert werden. Ein Hardware-Modul kann beispielsweise eine zweckgebundene Schaltungsanordnung oder Logik umfassen, die dauerhaft konfiguriert ist (z. B. als Spezialprozessor wie z. B. anwenderprogrammierbares Verknüpfungsfeld (FPGA) oder anwendungsspezifische Schaltung (ASIC)), um bestimmte Operationen durchzuführen. Ein Hardware-Modul kann auch eine programmierbare Logik oder Schaltungsanordnung (z. B. wie innerhalb eines Universalprozessor oder eines anderen programmierbaren Prozessors umfasst) umfassen, die vorübergehend durch Software konfiguriert wird, um bestimmte Operationen durchzuführen. Es ist zu erkennen, dass die Entscheidung, ein Hardware-Modul mechanisch in einer zweckgebundenen und dauerhaft konfigurierten Schaltungsanordnung oder in einer vorübergehend konfigurierten Schaltungsanordnung (z. B. durch Software konfiguriert) zu implementieren, durch Kosten- und Zeiterwägungen gesteuert werden kann.
  • Die verschiedenen Operationen der hier beschriebenen Beispielverfahren können zumindest teilweise durch einen oder mehrere Prozessoren durchgeführt werden, die vorübergehend (z. B. durch Software) konfiguriert oder dauerhaft konfiguriert sind, um die relevanten Operationen durchzuführen. Ob vorübergehend oder dauerhaft konfiguriert können solche Prozessoren vom Prozessor implementierte Module bilden, die arbeiten, um eine oder mehrere Operationen oder Funktionen durchzuführen. Die hier angeführten Module können in einigen Beispielausführungsformen vom Prozessor implementierte Module umfassen.
  • Der eine oder die mehreren Prozessoren können auch arbeiten, um die Durchführung der relevanten Operationen in einer „Cloud-Rechen“-Umgebung oder als „Software als Dienst“ (SaaS) zu unterstützen. Zumindest einige der Operationen können beispielsweise durch eine Gruppe von Computern (als Beispiele von Maschinen mit Prozessoren) durchgeführt werden, wobei diese Operationen über ein Netz (z. B. das Internet) und über eine oder mehrere geeignete Schnittstellen (z. B. Anwendungsprogrammschnittstellen (APIs)) zugänglich sind.
  • Die Durchführung von bestimmten der Operationen kann unter dem einen oder den mehreren Prozessoren verteilt sein, die sich nicht nur innerhalb einer einzelnen Maschine befinden, sondern über eine Anzahl von Maschinen entfaltet sind. In einigen Beispielausführungsformen können der eine oder die mehreren Prozessoren oder vom Prozessor implementierten Module an einem einzelnen geographischen Ort (z. B. innerhalb einer Heimumgebung, einer Büroumgebung oder einer Serverfarm) angeordnet sein. In anderen Beispielausführungsformen können der eine oder die mehreren Prozessoren oder vom Prozessor implementierten Module über eine Anzahl von geographischen Orten verteilt sein.
  • Einige Ausführungsformen können unter Verwendung des Ausdrucks „gekoppelt“ und „verbunden“ zusammen mit ihren Ableitungen beschrieben sein. Einige Ausführungsformen können beispielsweise unter Verwendung des Begriffs „gekoppelt“ beschrieben sein, um anzugeben, dass zwei oder mehr Elemente in direktem physikalischem oder elektrischem Kontakt stehen. Der Begriff „gekoppelt“ kann jedoch auch bedeuten, dass zwei oder mehr Elemente nicht miteinander in direktem Kontakt stehen, aber dennoch miteinander zusammenwirken oder in Wechselwirkung stehen. Die Ausführungsformen sind nicht in diesem Zusammenhang begrenzt.
  • Beim Lesen dieser Offenbarung erkennt der Fachmann auf dem Gebiet noch zusätzliche alternativen strukturelle und funktionale Konstruktionen für ein System und einen Prozess zum Schaffen einer Hilfsleistungsversorgung für Offline-Schaltvorrichtungen in einer Offline-Leistungsversorgung durch die hier offenbarten Prinzipien.

Claims (27)

  1. Gerät, das umfasst: einen Hochspannungs-Halbleiterschalter (Q1), wobei der Hochspannungs-Halbleiterschalter einen ersten Anschluss, einen zweiten Anschluss und einen dritten Anschluss umfasst; und einen Treiber, der umfasst: einen ersten Schalter (Q2), der mit dem dritten Anschluss des Hochspannungs-Halbleiterschalters und mit Masse gekoppelt ist, wobei der erste Schalter auf der Basis eines ersten Steuersignals ein- und ausschaltet; einen zweiten Schalter (S1), der mit dem ersten Anschluss des Hochspannungs-Halbleiterschalters gekoppelt ist, wobei der zweite Schalter auf der Basis des ersten Steuersignals ein- und ausschaltet; einen dritten Schalter (S2), der mit dem ersten Anschluss des Hochspannungs-Halbleiterschalters und mit Masse gekoppelt ist, wobei der dritte Schalter auf der Basis eines zweiten Steuersignals ein- und ausschaltet; und eine Diode (D1), wobei die Diode einen Anodenanschluss und einen Kathodenanschluss umfasst, wobei der Anodenanschluss der Diode mit dem dritten Anschluss des Hochspannungs-Halbleiterschalters gekoppelt ist und der Kathodenanschluss der Diode mit dem zweiten Schalter gekoppelt ist.
  2. Gerät nach Anspruch 1, wobei der Hochspannungs-Halbleiterschalter ein bipolarer Sperrschichttransistor (BJT) ist, wobei der erste Anschluss des Hochspannungs-Halbleiterschalters ein Basisanschluss des BJT ist, der zweite Anschluss des Hochspannungs-Halbleiterschalters ein Kollektoranschluss des BJT ist und der dritte Anschluss des Hochspannungs-Halbleiterschalters ein Emitteranschluss des BJT ist.
  3. Gerät nach Anspruch 1, wobei der Hochspannungs-Halbleiterschalter ein Feldeffekttransistor (FET) ist, wobei der erste Anschluss des Hochspannungs-Halbleiterschalters ein Gateanschluss des FET ist, der zweite Anschluss des Hochspannungs-Halbleiterschalters ein Drainanschluss des FET ist und der dritte Anschluss des Hochspannungs-Halbleiterschalters ein Sourceanschluss des FET ist.
  4. Gerät nach einem vorangehenden Anspruch, wobei der Treiber ferner umfasst: einen Basiswiderstand (Rload), der zwischen den zweiten Schalter und den ersten Anschluss des Hochspannungs-Halbleiterschalters gekoppelt ist.
  5. Gerät nach einem vorangehenden Anspruch, wobei der Treiber ferner umfasst: eine Stromquelle, die mit dem ersten Anschluss des Hochspannungs-Halbleiterschalters gekoppelt ist.
  6. Gerät nach einem vorangehenden Anspruch, das ferner umfasst: eine Last (Rload), wobei ein erster Anschluss der Last mit dem zweiten Anschluss des Hochspannungs-Halbleiterschalters gekoppelt ist und ein zweiter Anschluss der Last mit einer Leistungsversorgung gekoppelt ist.
  7. Gerät nach einem vorangehenden Anspruch, das ferner umfasst: eine Last (Rload), wobei ein erster Anschluss der Last mit Masse gekoppelt ist und ein zweiter Anschluss der Last mit einer Leistungsversorgung gekoppelt ist.
  8. Treiber nach einem vorangehenden Anspruch, der ferner umfasst: einen Kondensator (C), der mit dem Kathodenanschluss der Diode gekoppelt ist.
  9. Treiber nach Anspruch 8, wobei der Kondensator ferner mit einem Versorgungsanschluss einer Offline-Schaltvorrichtung gekoppelt ist.
  10. Treiber nach einem vorangehenden Anspruch, wobei der erste Schalter ein Feldeffekttransistor (FET) ist.
  11. Treiber nach einem vorangehenden Anspruch, wobei die Diode ein als Diode geschalteter Transistor ist.
  12. Treiber für Leistungsversorgungen, der umfasst: einen ersten Schalter (Q2), wobei der erste Schalter auf der Basis eines ersten Steuersignals ein- und ausschaltet, wobei der erste Schalter einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss umfasst, wobei der erste Anschluss des ersten Schalters mit Masse gekoppelt ist; eine Diode (D1), wobei die Diode einen Anodenanschluss und einen Kathodenanschluss umfasst, wobei der Anodenanschluss der Diode mit dem zweiten Anschluss des ersten Schalters gekoppelt ist; einen zweiten Schalter (S1), wobei der zweite Schalter auf der Basis des ersten Steuersignals ein- und ausschaltet, wobei der zweite Schalter einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss umfasst, wobei der erste Anschluss des zweiten Schalters mit dem Kathodenanschluss der Diode gekoppelt ist; einen dritten Schalter (S2), wobei der dritte Schalter auf der Basis eines zweiten Steuersignals ein- und ausschaltet, wobei der dritte Schalter einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss umfasst, wobei der erste Anschluss des dritten Schalters mit dem zweiten Anschluss des zweiten Schalters gekoppelt ist und der zweite Anschluss des dritten Schalters mit Masse gekoppelt ist.
  13. Treiber nach Anspruch 12, der ferner umfasst: einen Basiswiderstand (Rload), der zwischen den zweiten Anschluss des zweiten Schalters und den ersten Anschluss des dritten Schalters gekoppelt ist.
  14. Treiber nach Anspruch 12 oder 13, der umfasst: eine Stromquelle, die mit dem ersten Anschluss des Hochspannungs-Halbleiterschalters gekoppelt ist.
  15. Treiber nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei der erste Schalter ein Feldeffekttransistor (FET) ist.
  16. Treiber nach einem der Ansprüche 12 bis 15, der ferner umfasst: einen bipolaren Sperrschichttransistor (BJT), wobei der BJT einen Basisanschluss, einen Emitteranschluss und einen Kollektoranschluss umfasst, wobei der Basisanschluss des BJT mit dem ersten Anschluss des dritten Schalters gekoppelt ist und der Emitteranschluss des BJT mit dem zweiten Anschluss des ersten Schalters gekoppelt ist.
  17. Treiber nach einem der Ansprüche 12 bis 16, der ferner umfasst: einen Feldeffekttransistor (FET), wobei der FET einen Gateanschluss, einen Sourceanschluss und einen Drainanschluss umfasst, wobei der Gateanschluss des FET mit dem ersten Anschluss des dritten Schalters gekoppelt ist, die Source des FET mit dem zweiten Anschluss des ersten Schalters gekoppelt ist.
  18. Treiber nach einem der Ansprüche 12 bis 17, der ferner umfasst: einen Kondensator (C), der mit dem Kathodenanschluss der Diode gekoppelt ist.
  19. Treiber nach Anspruch 18, wobei der Kondensator ferner mit einem Versorgungsanschluss einer Offline-Schaltvorrichtung gekoppelt ist.
  20. Verfahren zum Steuern eines Treibers für Leistungsversorgungen, das umfasst: Schließen eines ersten Schalters (Q2) und eines zweiten Schalters (S1), wobei der erste Schalter mit einem dritten Anschluss eines Hochspannungs-Halbleiterschalters (Q1) gekoppelt ist und der zweite Schalter mit einem ersten Anschluss des Hochspannungs-Halbleiterschalters gekoppelt ist; in Reaktion auf das Schließen des ersten Schalters und des zweiten Schalters Einschalten des Hochspannungs-Halbleiterschalters; Öffnen des ersten Schalters und des zweiten Schalters; in Reaktion auf das Öffnen des ersten Schalters und des zweiten Schalters Einschalten einer Diode (D1), wobei eine Anode der Diode mit dem dritten Anschluss des Hochspannungs-Halbleiterschalters gekoppelt ist, und eine Kathode der Diode mit einem Kondensator (C) gekoppelt ist, wobei die Diode den Kondensator auflädt; Schließen eines dritten Schalters (S2), wobei der dritte Schalter den ersten Anschluss des Hochspannungs-Halbleiterschalters mit Masse koppelt; in Reaktion auf das Schließen des dritten Schalters Ausschalten des Hochspannungs-Halbleiterschalters.
  21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei der Hochspannungs-Halbleiterschalter ein bipolarer Sperrschichttransistor (BJT) ist, wobei der erste Anschluss des Hochspannungs-Halbleiterschalters ein Basisanschluss des BJT ist, der zweite Anschluss des Hochspannungs-Halbleiterschalters ein Kollektoranschluss des BJT ist und der dritte Anschluss des Hochspannungs-Halbleiterschalters ein Emitteranschluss des BJT ist.
  22. Verfahren nach Anspruch 20, wobei der Hochspannungs-Halbleiterschalter ein Feldeffekttransistor (FET) ist, wobei der erste Anschluss des Hochspannungs-Halbleiterschalters ein Gateanschluss des FET ist, der zweite Anschluss des Hochspannungs-Halbleiterschalters ein Drainanschluss des FET ist und der dritte Anschluss des Hochspannungs-Halbleiterschalters ein Sourceanschluss des FET ist.
  23. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, wobei der erste Schalter ein Feldeffekttransistor (FET) ist.
  24. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, wobei der dritte Schalter geschlossen wird, nachdem der Kondensator auf eine Schwellenspannung aufgeladen ist.
  25. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 24, das ferner umfasst: in Reaktion auf das Ausschalten des Hochspannungs-Halbleiterschalters Ausschalten der Diode.
  26. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 25, das ferner umfasst: in Reaktion auf das Schließen des dritten Schalters Entladen einer Basiskapazität, wobei die Basiskapazität eine intrinsische Kapazität des Hochspannungs-Halbleiterschalters am ersten Anschluss des Hochspannungs-Halbleiterschalters ist.
  27. Verfahren nach Anspruch 26, das ferner umfasst: in Reaktion auf das Entladen der Basiskapazität Öffnen des dritten Schalters.
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