DE102020116606A1 - Schaltungsanordnung zum Begrenzen eines Einschaltstroms - Google Patents

Schaltungsanordnung zum Begrenzen eines Einschaltstroms Download PDF

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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/001Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection limiting speed of change of electric quantities, e.g. soft switching on or off
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/06Arrangements for supplying operative power

Abstract

Es wird u.a. eine Schaltungsanordnung 10 zum Begrenzen eines Einschaltstroms vorgeschlagen, die eine einzige Induktivität (20), einen einzigen Kondensator (24), eine erste Diode (23), einen ersten elektronischen Schalter (30), eine Hilfsspannungsquelle (40) zum Bereitstellen einer Gleichspannung und eine Steuereinrichtung (50) aufweist, die insbesondere zum Ansteuern des ersten elektronischen Schalters (30) ausgebildet ist, derart, dass ein beim Einschalten in den einzigen Kondensator (24) fließender Einschaltstrom auf einen vorbestimmbaren Stromwert begrenzbar ist. Die Hilfsspannungsquelle (40), der erste elektronische Schalter (30) und die Steuereinrichtung (50) sind derart miteinander verschaltet, dass sie ein gemeinsames Bezugspotential besitzen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Begrenzen eines Einschaltstroms.
  • Bekannt ist, dass ein elektrischer Verbraucher mit einer kapazitiven Eingangsimpedanz im Einschaltaugenblick hohe Einschaltströme zieht. Ein Grund hierfür ist, dass die internen Kondensatoren des elektrischen Verbrauchers zunächst entladen sind und sich deshalb im Einschaltmoment wie ein Kurzschluss verhalten, wodurch ein hoher Einschaltstrom sich aufbaut, der jedoch abnimmt, je mehr die internen Kondensatoren sich aufladen. Ein hoher Einschaltstrom muss begrenzt werden, um insbesondere die Komponenten des elektrischen Verbrauchers und zum Beispiel ein ungewolltes Auslösen von Schutzelementen in dem Laststromkreis zu vermeiden.
  • Bei kleinen Leistungen kann zur Begrenzung eines Einschaltstrom ein Widerstand als Heißleiter in Reihe mit den Kondensatoren einer kapazitiven Last geschaltet werden, der durch einen Schalter, insbesondere ein Relais, überbrückt wird, wenn die Kondensatoren aufgeladen sind. Allerdings muss der Widerstand an die Kapazität der Kondensatoren angepasst werden, um die entsprechende Energiemenge aushalten zu können. Zudem können hohe elektrische Verluste entstehen. Ferner eignen sich bei hohen Spannungen und großen Strömen Relais zur Überbrückung des Widerstands weniger.
  • Weiterhin ist bekannt, einen Tiefsetzsteller als getaktete Einschaltstrombegrenzung zu verwenden, dessen Schaltelement derart angesteuert werden kann, dass der Ladestrom der internen Kondensatoren eines elektrischen Verbrauchers gezielt begrenzt werden kann. Ein solcher Tiefsetzsteller ist beispielsweise aus der DE 10 2005 002 360 A1 bekannt.
  • Den bekannten Tiefsetzstellern haftet jedoch der schaltungsbedingte Nachteil an, dass dessen Schalter und die zum Ansteuern des Schalters vorhandene Steuerelektronik kein gemeinsames Bezugspotential besitzen. Demzufolge muss der Schalter isoliert, beispielsweise mittels eines isolierten Gate-Treibers angesteuert werden. Zudem benötigen der Schalter und die Steuerelektronik unterschiedliche Spannungsquellen.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum Begrenzen eines Einschaltstroms zu schaffen, welche während des Einschaltens mit einer geringen Verlustleistung betrieben werden kann, die eine einfache Ansteuerung der Schalter ermöglicht und zudem weniger Bauteile benötigen.
  • Ein weiterer Aspekt kann darin gesehen werden, dass die Schaltungsanordnung auch bei hohen Eingangsspannungen, die beispielsweise 800V betragen, ordnungsgemäß betrieben werden können.
  • Das oben genannte technische Problem wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, die eine Tiefsetzsteller-Funktionalität ausführen kann, und
    • 2 eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, die gegenüber der in 1 gezeigten Schaltungsanordnung um eine Hochsetzsteller-Funktionalität erweitert worden ist.
  • In 1 ist eine beispielhafte Schaltungsanordnung 10 dargestellt, die vorzugsweise dazu ausgebildet ist, im Einschaltmoment, d.h. beim Anlegen einer Spannung an einen ersten Eingangsanschluss 21 und an einen zweiten Eingangsanschluss 22, den in einen Kondensator 24 fließenden Strom gezielt zu begrenzen. Hierzu kann an die Eingangsanschlüsse 21 und 22 ein Netzstecker angeschlossen werden. Sind die Eingangsanschlüsse 21 und 22 zum Beispiel fest verdrahtet, kann das Einschalten mittels eines vorgeschalteten Haupt-/Schutzschalters erfolgen. Die in 1 beispielhaft gezeigte Schaltungsanordnung 10 kann beispielsweise Bestandteil eines Schaltnetzteils sein.
  • Die beispielhafte Schaltungsanordnung 10 weist einen Eingang mit dem ersten Eingangsanschluss 21 und dem zweiten Eingangsanschluss 22 auf, an den beispielsweise im Einschaltmoment eine Gleichspannung angelegt werden kann. Ferner weist die Schaltungsanordnung 10 einen Ausgang mit einem ersten Ausgangsanschluss 25 und einem zweiten Ausgangsanschluss 26 auf, an dem eine Gleichspannung bereitgestellt werden kann.
  • Ferner weist die Schaltungsanordnung 10 eine einzige Induktivität 20 auf, die als Speicherdrossel fungieren kann. Zudem ist ein einziger Kondensator 24, eine erste Diode 23 und ein erster elektronischer Schalter 30 vorgesehen. Die erste Diode 23 fungiert hinsichtlich der einzigen Induktivität 20 in bekannter Weise als Freilaufdiode. Weiterhin ist eine Steuereinrichtung 50 vorgesehen, die beispielsweise einen Mikrocontroller enthalten kann. Die Steuereinrichtung 50 ist insbesondere zum Ein- und Ausschalten des ersten elektronischen Schalters 30 ausgebildet und bewirkt vorteilhafter Weise, dass ein beim Einschalten in den Kondensator 24 fließender Einschaltstrom auf einen vorbestimmbaren Stromwert begrenzt werden kann. Die einzige Induktivität 20 ist elektrisch mit dem ersten Eingangsanschluss 21 und dem ersten Ausgangsanschluss 25 unmittelbar oder mittelbar verbunden. Mit anderen Worten: Die einzige Induktivität 20 ist in einen Strompfad 29 geschaltet, der elektrisch mit dem ersten Eingangsanschluss 21 und dem ersten Ausgangsanschluss 25 verbunden ist.
  • Der einzige Kondensator 24 ist in Reihe mit dem ersten elektronischen Schalter 30 geschaltet, wobei ein erster Anschluss des einzigen Kondensators 24 mit dem ersten Ausgangsanschluss 25 und ein erster Anschluss 32 des ersten elektronischen Schalters 30 sowohl mit dem zweiten Eingangsanschluss 22 als auch mit dem zweiten Ausgangsanschluss 26 verbunden ist. Der zweite Eingangsanschluss 22 und der zweite Ausgangsanschluss 26 liegen auf einem gemeinsamen Bezugspotenzial, welches beispielsweise Masse (GND) sein kann. Weiterhin ist der Kathodenanschluss der ersten Diode 23 mit dem ersten Eingangsanschluss 21 verbunden, während der Anodenanschluss der ersten Diode 23 mit einem gemeinsamen Verbindungspunkt 27 des einzigen Kondensator 24 und des ersten elektronischen Schalters 30 verbunden ist. Ein erster Anschluss 42 einer Hilfsspannungsquelle 40 ist mit dem zweiten Eingangsanschluss 22 und dem zweiten Ausgangsanschluss 26 verbunden, während ein zweiter Anschluss 41 der Hilfsspannungsquelle 40 mit der Steuereinrichtung 50 und einem weiteren Anschluss 33 der Steuereinrichtung 50 verbunden ist. Insbesondere ist der erste Anschluss 42 der Hilfsspannungsquelle 40 mit dem gemeinsamen Bezugspotenzial der Steuereinrichtung 50 und des ersten elektronischen Schalters 30 verbunden, während am Anschluss 41 der Hilfsspannungsquelle 40 ein Betriebspotential VCC anliegt. Die Hilfsspannungsquelle 40 stellt vorzugsweise eine Gleichspannung bereit.
  • Bei dem ersten elektronischen Schalter 30 kann es sich um einen Feldeffekttransistor, beispielsweise um einen n-Kanal-MOSFET handeln. In diesem Fall bildet der erste Anschluss 32 des ersten elektronischen Schalters 30 einen Sourceanschluss, der weitere Anschluss 33 einen Gateanschluss, ein dritter Anschluss 31 einen Drainanschluss und ein vierter Anschluss 34 einen Bulk-Anschluss. Der als Steuereingang fungierende Gateanschluss 33 ist mit einem Ausgang G1 der Steuereinrichtung 50 verbunden, über den die Steuereinrichtung 50 entsprechende Steuersignale zum Ansteuern des elektronischen Schalters 30 aussendet. Die getaktete Ansteuerung des Schalters 30 durch die Steuereinrichtung 50 ist in der 1 symbolisch durch einen positiven Impuls dargestellt, der zwischen dem Gateanschluss 33 und dem Spannungsanschluss 41 der Hilfsspannungsquelle 40 eingezeichnet ist. Der Drainanschluss 31 der Steuereinrichtung 50 ist mit einem zweiten Anschluss des einzigen Kondensators 24 verbunden, während der Sourceanschluss 32 mit dem zweiten Eingangsanschluss 22 und dem zweiten Ausgangsanschluss 26 verbunden ist. Die Steuereinrichtung 50 ist über einen Anschluss GND mit dem zweiten Eingangsanschluss 22, dem zweiten Ausgangsanschluss 26 und dem Masseanschluss 42 der Hilfsspannungsquelle 40 verbunden. Dadurch liegen die Hilfsspannungsquelle 40, der elektronische Schalter 30 und die Steuereinrichtung 50 auf einem gemeinsamen Bezugspotential. Demzufolge kann der elektronische Schalter 30 und die Steuereinrichtung 50 durch eine einzige Hilfsspannungsquelle, nämlich die Hilfsspannungsquelle 40 mit Energie versorgt werden. Zudem kann die Steuereinrichtung 50 den Schalter 30 unmittelbar ansteuern.
  • Wie bereits angemerkt, weist die Schaltungsanordnung 10 den weiteren Vorteil auf, dass im Kondensatorpfad ein Strom fließt, der geringer ist als der Eingangsstrom der Schaltungsanordnung 10. Dadurch wird erreicht, dass die Schaltungsanordnung 10 insbesondere nach Begrenzung des Einschaltstroms in den Kondensator 24 im weiteren Betrieb eine geringere Verlustleistung als herkömmliche Tiefsetzsteller aufweist.
  • An den Ausgangsanschlüssen 25 und 26 kann beispielsweise ein Resonanzwandler, beispielsweise ein LLC-Wandler geschaltet werden, dessen Schaltelemente ebenfalls von der Hilfsspannungsquelle 40 mit Energie versorgt werden können.
  • Hierin zeigt sich ein weiterer Vorteil der Schaltungsanordnung 10, deren Hilfsspannungsquelle 40 nicht nur die Steuereinrichtung 50 und den ersten elektronischen Schalter 30, sondern auch die Bauelemente einer nachgeschalteten Schaltung mit Energie versorgen kann.
  • Um an den Ausgangsanschlüssen 25 und 26 eine gegenüber der Spannung an den Eingangsanschlüssen 21 und 22 erhöhte Spannung zur Verfügung zu stellen, kann die Schaltungsanordnung 10 beispielsweise um eine Hochsetzsteller-Funktionalität erweitert werden.
  • Eine entsprechend erweiterte beispielhafte Schaltungsanordnung 70 ist in 2 gezeigt, wobei die Bauelemente, die auch in der Schaltungsanordnung 10 implementiert sind, in 2 mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Die Schaltungsanordnung 70 weist zusätzlich zu den Bauelementen der Schaltungsanordnung 10 eine zweite Diode 28 und einen zweiten elektronischen Schalter 80 auf.
  • Zu beachten ist, dass die Schaltungsanordnung 70, die über eine Tiefsetzsteller- und eine Hochsetzsteller-Funktionalität verfügt, lediglich eine einzige Induktivität, nämlich die Induktivität 20, einen einzigen Kondensator, nämlich den Kondensator 24 und eine einzige Hilfsspannungsquelle, nämlich die Hilfsspannungsquelle 40 benötigt. Man kann auch sagen, dass die Schaltungsanordnung 70 eine Boost-Inrush-Buck Schaltung ist.
  • Nachfolgend werden hinsichtlich der Schaltungsanordnung 70 nur die Ergänzungen bzw. schaltungstechnischen Änderungen gegenüber der Schaltungsanordnung 10 erläutert.
  • Die zweite Diode 28 ist in Reihe mit der einzigen Induktivität 20 in den Strompfad 29 geschaltet, wobei der Kathodenanschluss der zweiten Diode 28 mit dem ersten Ausgangsanschluss 25 verbunden ist. Ein erster Anschluss 81 des zweiten elektronischen Schalters 80 ist mit dem AnodenAnschluss der zweiten Diode 28 verbunden, der wiederum mit einem Anschluss der Induktivität 20 verbunden ist. Ein zweiter Anschluss 82 des zweiten elektronischen Schalters 80 ist mit dem zweiten Eingangsanschluss 22 und dem zweiten Ausgangsanschluss 26 verbunden ist.
  • Die Schaltungsanordnung 70 weist eine Steuereinrichtung 50' auf, in der die Funktionalität der Steuereinrichtung 50 implementiert ist. Zusätzlich zu einem Steuerausgang G1, einem Masseanschluss GND und einem Versorgungsanschluss VCC weist die Steuereinrichtung 50' noch einen weiteren Steuerausgang G2 auf, über den die Steuereinrichtung 50' den zweiten elektronischen Schalter 80 ansteuern, insbesondere ein- und ausschalten kann. Der Steuerausgang G1 ist mit dem ersten elektronischen Schalter 30 verbunden, wie dies zuvor in Verbindung mit 2 beschrieben worden ist.
  • Wie 2 weiter zeigt, ist der Anschluss 41 der Hilfsspannungsquelle 40 mit dem Versorgungsanschluss VCC der Steuereinrichtung 50' und einem Steueranschluss 83 des elektronischen Schalters 80 verbunden.
  • Wie der erste elektronische Schalter 30 kann der zweite elektronische Schalter 80 ein Feldeffekttransistor, beispielsweise ein n-Kanal-MOSFET sein. Der zweite elektronische Schalter 80 weist in diesem Fall einen Gateanschluss 83 auf, der mit dem Steuerausgang G2 der Steuereinrichtung 50' verbunden ist. Weiterhin weist der als Feldeffekttransistor ausgebildete zweite elektronische Schalter 80 einen Drainanschluss 81 auf, der mit dem Anodenanschluss der zweiten Diode 28 verbunden ist. Der Sourceanschluss 82 des zweiten elektronischen Schalters ist mit dem zweiten Eingangsanschluss 22 und dem zweiten Ausgangsanschluss 26 verbunden. Ein Kelvin-Anschluss 84 ist ebenfalls mit dem zweiten Eingangsanschluss 22 und dem zweiten Ausgangsanschluss 26 verbunden. Der Masseanschluss 42 der Hilfsspannungsquelle 40 ist mit dem Masseanschluss GND der Steuereinrichtung 50' verbunden, während der Betriebsspannungsanschluss 41 mit dem Versorgungsanschluss VCC der Steuereinrichtung 50' verbunden ist.
  • Wie bereits in Verbindung mit 1 erwähnt, ist der getaktete Betrieb der Schalter 30 und 80 jeweils durch einen Impuls darstellenden Schaltblock 100 bzw. 101 dargestellt. Der Schaltblock 100 liegt am Gateanschluss 83 und der Schaltblock 101 am Gateanschluss 33 an. Die Schaltblöcke 100 und 101 können beispielsweise jeweils durch einen ansteuerbaren Gate-Treiber realisiert sein. In diesem Fall sind beide Schaltblöcke 100 und 101 jeweils mit dem Anschluss 41 der Hilfsspannungsquelle 40 verbunden, wobei der Schaltblock 100 ferner mit dem Steuerausgang G2 und der Schaltblock 101 mit dem Steuerausgang G1 der Steuereinrichtung 50` verbunden ist.
  • Nachfolgend wird die Funktionsweise der in 2 gezeigten Schaltungsanordnung 70 näher erläutert.
  • Angenommen sei, dass die Schaltungsanordnung 10 eingeschaltet worden ist, d.h. an den Eingangsanschlüssen 21 und 22 liegt zum Beispiel eine Gleichspannung an.
  • Die Steuereinrichtung 50' ist dazu ausgebildet, während der Einschaltphase den zweiten elektronischen Schalter 80 geöffnet zu halten, während der erste elektronische Schalter 30 zur Begrenzung des Stroms in den Kondensator 24 ein- und ausschaltet wird, sodass der Ausgangsstrom auf einen vorbestimmbaren Stromwert begrenzt werden kann. Die Steuereinrichtung 50' kann hierzu ein Impuls- oder Ansteuerungsmuster an den elektronischen Schalter 30 anlegen, wodurch ein Strom eingestellt werden kann, mit dem der einzige Kondensator 24 aufgeladen wird. Sobald der Kondensator 24 aufgeladen ist und somit die Spannung am Kondensator 24 der Eingangsspannung entspricht, wird der elektronische Schalter 30 mittels der Steuereinrichtung 50` dauerhaft eingeschaltet. Anschließend kann die Steuereinrichtung 50' dafür sorgen, dass der zweite elektronische Schalter 80 getaktet wird und somit die Funktion einer Leistungsfaktorkompensation erfüllen kann.
  • Zumindest einige der oben erläuterten Aspekte werden nachfolgend in Verbindung mit den Figuren zusammengefasst.
  • Es wird eine beispielhafte, in 1 gezeigte Schaltungsanordnung 10 zum Begrenzen eines Einschaltstroms und eine beispielhafte, in 2 gezeigte Schaltungsanordnung 70 zum Begrenzen eines Einschaltstroms vorgeschlagen, die jeweils folgende Merkmale aufweisen können:
    • - eine einzige Induktivität 20,
    • - einen einzigen Kondensator 24,
    • - eine erste Diode 23,
    • - einen ersten elektronischen Schalter 30,
    • - eine Hilfsspannungsquelle 40 zum Bereitstellen einer Gleichspannung,
    • - einen Eingang mit einem ersten Eingangsanschluss 21 und einem zweiten Eingangsanschluss 22,
    • - einen Ausgang mit einem ersten Ausgangsanschluss 25 und einem zweiten Ausgangsanschluss 26, und
    • - eine Steuereinrichtung 50 bzw. 50', die zum Ein- und Ausschalten des ersten elektronischen Schalters 30 ausgebildet ist, derart, dass ein beim Einschalten der Schaltungsanordnung 10 in den einzigen Kondensator 24 fließender Einschaltstrom auf einen vorbestimmbaren Stromwert begrenzbar ist,

    wobei die einzige Induktivität 20 in einen Strompfad 29 geschaltet ist, der mit dem ersten Eingangsanschluss 21 und dem ersten Ausgangsanschluss 25 verbunden ist, wobei der einzige Kondensator 24 in Reihe mit dem ersten elektronischen Schalter 30 geschaltet ist, wobei ein erster Anschluss des einzigen Kondensators 24 mit dem ersten Ausgangsanschluss 25 und ein erster Anschluss 32 des ersten elektronischen Schalters 30 mit dem zweiten Eingangsanschluss 22 und mit dem zweiten Ausgangsanschluss 26 verbunden ist, wobei der zweite Eingangsanschluss 22 und der zweite Ausgangsanschluss 26 auf einem gemeinsamen Bezugspotential liegen, wobei
    der Kathodenanschluss der ersten Diode 23 mit dem ersten Eingangsanschluss 21 verbunden ist und der Anodenanschluss der ersten Diode 23 mit einem gemeinsamen Verbindungspunkt 27 des einzigen Kondensators 24 und des ersten elektronischen Schalters 30 verbunden ist, und wobei ein erster Anschluss 42 der Hilfsspannungsquelle 40 mit dem zweiten Eingangsanschluss 22, mit dem zweiten Ausgangsanschluss 26 und mit der Steuereinrichtung 50 bzw. 50` verbunden ist, und wobei die Steuereinrichtung 50 bzw. 50` mit einem zweiten Anschluss 41 der Hilfsspannungsquelle 40 verbunden ist.
  • Angemerkt sei noch einmal, dass das Einschalten der Schaltungsanordnung 10 bedeutet, dass an die Eingangsanschlüssen 21 und 22 eine Spannung angelegt wird. Vorteilhafterweise kann der erste elektronische Schalter 30 ein Feldeffekttransistor sein, dessen Gateanschluss 33 mit der Steuereinrichtung 50 verbunden ist, dessen Drainanschluss 31 mit einem zweiten Anschluss des einzigen Kondensators 24 verbunden ist und dessen erster Anschluss ein Sourceanschluss 32 ist, der mit dem zweiten Eingangsanschluss 22 und dem zweiten Ausgangsanschluss 26 verbunden ist.
  • Die Schaltungsanordnung 10 bzw. 70 zeichnet sich unter anderem vorteilhafter Weise dadurch aus, dass der erste elektronische Schalter 30 und die Steuereinrichtung 50 bzw. 50` einen gemeinsamen elektrischen Bezugspunkt aufweisen, sodass der erste elektronische Schalter 30 direkt durch die Steuereinrichtung 50 bzw. 50.` angesteuert werden kann.
  • Insoweit entspricht die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung 10 bzw. 70 vorzugsweise der eines herkömmlichen Tiefsetzstellers.
  • Vorteilhafterweise kann die Schaltungsanordnung 70 eine zweite Diode 28 und einen zweiten elektronischen Schalter 80 aufweisen, wobei die zweite Diode 28 in Reihe mit der einzigen Induktivität 20 geschaltet ist, wobei der Kathodenanschluss der zweiten Diode 28 mit dem ersten Ausgangsanschluss 25 verbunden ist, wobei ein erster Anschluss 81 des zweiten elektronischen Schalters 80 mit dem Anodenanschluss der zweiten Diode 28 verbunden ist und ein zweiter Anschluss 82 des zweiten elektronischen Schalters 80 mit dem zweiten Eingangsanschluss 22 und dem zweiten Ausgangsanschluss 26 verbunden ist, und wobei die Steuereinrichtung 50' zum Ein- und Ausschalten des zweiten elektronischen Schalters 80 ausgebildet sein kann.
  • Auf diese Weise entsteht eine Schaltungsanordnung 70, die auf einer Tiefsetzsteller-Hochsetzsteller-Topologie, auch als Boost- und Buck-Technologie bekannt ist. An dieser Stelle sei noch bemerkt, dass die Schaltungsanordnung gegenüber einem herkömmlichen Tiefsetzsteller den weiteren Vorteil hat, dass der Strom im Kondensator-Pfad geringer ist als der gesamte Eingangsstrom.
  • Die Erweiterung der Schaltungsanordnung 10 bzw. 70 um einen Hochsetzsteller dient vorteilhafter Weise dazu, dass im Normalbetrieb, d. h. nach Beendigung des Einschaltvorgangs die Schaltungsanordnung hinsichtlich der eingeschalteten Last eine Leistungsfaktorkompensation, auch Power Forward Compensation (PFC) genannt, ausführen kann.
  • Zweckmäßigerweise kann auch der zweite elektronische Schalter 80 ein Feldeffekttransistor sein, dessen Gateanschluss 83 mit der Steuereinrichtung 50` verbunden ist, dessen erster Anschluss der Drainanschluss 81 und dessen zweiter Anschluss der Sourceanschluss 82 ist.
  • Vorteilhafterweise kann an den Ausgang 25, 26 der Schaltungsanordnung 10 bzw. 70 eine Schaltung 60, insbesondere ein Resonanzwandler angeschlossen werden, wobei eine Speisung zumindest einiger elektronischer Bauelemente der Schaltung 60 mittels der einzigen Hilfsspannungsquelle 40 erfolgen kann.
  • Alternativ kann an den Ausgang 25, 26 auch eine elektrische Last 90 angeschlossen werden. Die Last 90 kann auch, sofern vorhanden, an den Ausgang der Schaltung 60 angeschlossen werden.
  • Angemerkt sei noch, dass der einzige Kondensator 24 vorzugsweise eine Kapazität zwischen 50µF und 750µF und vorteilhafterweise zwischen 300µF und 750µF aufweisen kann.
  • Auch bei hohen Eingangsspannungen von beispielsweise 800V kann die Schaltungsanordnung 10 bzw. 70 ordnungsgemäß betrieben werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102005002360 A1 [0004]

Claims (6)

  1. Schaltungsanordnung (10; 70) zum Begrenzen eines Einschaltstroms, aufweisend: - eine einzige Induktivität (20), - einen einzigen Kondensator (24), - eine erste Diode (23), - einen ersten elektronischen Schalter (30), - eine Hilfsspannungsquelle (40) zum Bereitstellen einer Gleichspannung, - einen Eingang mit einem ersten Eingangsanschluss (21) und einem zweiten Eingangsanschluss (22), - einen Ausgang mit einem ersten Ausgangsanschluss (25) und einem zweiten Ausgangsanschluss (26), und - eine Steuereinrichtung (50; 50'), die zum Ein- und Ausschalten des ersten elektronischen Schalters (30) ausgebildet ist, derart, dass ein beim Einschalten in den einzigen Kondensator (24) fließender Einschaltstrom auf einen vorbestimmbaren Stromwert begrenzbar ist, wobei die einzige Induktivität (20) in einen Strompfad (29) geschaltet ist, der mit dem ersten Eingangsanschluss (21) und dem ersten Ausgangsanschluss 25) verbunden ist, wobei der einzige Kondensator (24) in Reihe mit dem ersten elektronischen Schalter (30) geschaltet ist, wobei ein erster Anschluss des einzigen Kondensators (24) mit dem ersten Ausgangsanschluss (25) und ein erster Anschluss (32) des ersten elektronischen Schalters (30) sowohl mit dem zweiten Eingangsanschluss (22) als auch mit dem zweiten Ausgangsanschluss (26) verbunden ist, wobei der zweite Eingangsanschluss (22) und der zweite Ausgangsanschluss (26) auf einem gemeinsamen Bezugspotential liegen, wobei der Kathodenanschluss der ersten Diode (23) mit dem ersten Eingangsanschluss (21) verbunden ist und der Anodenanschluss der ersten Diode (23) mit einem gemeinsamen Verbindungspunkt (27) des einzigen Kondensators (24) und des ersten elektronischen Schalters (30) verbunden ist, und wobei ein erster Anschluss (42) der Hilfsspannungsquelle (40) mit dem zweiten Eingangsanschluss (22), mit dem zweiten Ausgangsanschluss (26) und mit der Steuereinrichtung (50; 50') verbunden ist, und wobei die Steuereinrichtung (50; 50') mit einem zweiten Anschluss (41) der Hilfsspannungsquelle (40) verbunden ist.
  2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste elektronische Schalter (30) ein Feldeffekttransistor ist, dessen Gateanschluss (33) mit der Steuereinrichtung (50) verbunden ist, dessen Drainanschluss (31) mit einem zweiten Anschluss des einzigen Kondensators (24) verbunden ist und dessen erster Anschluss ein Sourceanschluss (32) ist, der mit dem zweiten Eingangsanschluss (22) und dem zweiten Ausgangsanschluss (26) verbunden ist.
  3. Schaltungsanordnung (70) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch - eine zweite Diode (28), - einen zweiten elektronischen Schalter (80), wobei die zweite Diode (28) in Reihe mit der einzigen Induktivität (20) geschaltet ist, wobei der Kathodenanschluss der zweiten Diode (28) mit dem ersten Ausgangsanschluss (25) verbunden ist, wobei ein erster Anschluss (81) des zweiten elektronischen Schalters (80) mit dem Anodenanschluss der zweiten Diode (28) verbunden ist und ein zweiter Anschluss (82) des zweiten elektronischen Schalters (80) mit dem zweiten Eingangsanschluss (22) und dem zweiten Ausgangsanschluss (26) verbunden ist, und wobei die Steuereinrichtung (50') zum Ein- und Ausschalten des zweiten elektronischen Schalters (80) ausgebildet ist.
  4. Schaltungsanordnung (70) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite elektronische Schalter (80) ein Feldeffekttransistor ist, dessen Gateanschluss (83) mit der Steuereinrichtung (50') verbunden ist, dessen erster Anschluss der Drainanschluss (81) und dessen zweiter Anschluss der Sourceanschluss (82) ist.
  5. Schaltungsanordnung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Ausgang (25, 26) eine Schaltung (60), insbesondere ein Resonanzwandler angeschlossen ist, wobei eine Speisung zumindest einiger elektronischer Bauelemente der Schaltung (60) mittels der Hilfsspannungsquelle (40) erfolgt.
  6. Schaltungsanordnung (10, 70) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der einzige Kondensator (24) eine Kapazität zwischen 50µF und 750µF aufweisen kann.
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