DE102022203198A1 - Ansteuerschaltung zum Bereitstellen eines potentialfreien Steuersignals und Schaltvorrichtung - Google Patents

Ansteuerschaltung zum Bereitstellen eines potentialfreien Steuersignals und Schaltvorrichtung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung eine Ansteuerschaltung für das Erzeugen von potentialfreien Steuersignalen. Hierzu ist es insbesondere vorgesehen, ein Steuersignal bereitzustellen, welches zum Ausschalten, das heißt Öffnen eines elektrischen Schaltelementes, wie einem MOSFET, aktiv eine Gate-Kapazität entladen kann.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ansteuerschaltung zum Bereitstellen eines potentialfreien Steuersignals. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Schaltvorrichtung in einer solchen Ansteuerschaltung.
  • Stand der Technik
  • Elektronische Geräte und Komponenten erfordern für ihren Betrieb in der Regel eine Versorgungsspannung. Zum Aktivieren bzw. Deaktivieren dieser Geräte sowie gegebenenfalls zum Schutz der Geräte vor Überspannungen, kann an einem Eingang der Geräte für die Versorgungsspannung eine Schaltvorrichtung vorgesehen sein. Diese Schaltvorrichtung kann eine bereitgestellte Versorgungsspannung unterbrechen. Auf diese Weise kann das elektronische Gerät deaktiviert werden. Ferner kann auch beim Auftreten einer Überspannung die Verbindung unterbrochen werden, um das elektronische Gerät vor Beschädigungen zu schützen.
  • Die Druckschrift DE 10 2011 080 226 A1 beschreibt beispielsweise einen Stromverteiler für ein Fahrzeug sowie ein Steuergerät hierzu, um die Verbraucher an verschiedenen Verbrauchssträngen mit einer Energieversorgung zu verbinden oder von der Energieversorgung zu trennen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung schafft eine Ansteuerschaltung zum Bereitstellen eines potentialfreien Steuersignals sowie eine Schaltvorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
  • Demgemäß ist vorgesehen:
    • Eine Ansteuerschaltung zum Bereitstellen eines potentialfreien Steuersignals mit einem Transformator, einer ersten Gleichrichterschaltung, einer zweiten Gleichrichterschaltung und einer Steuerschaltung. Der Transformator ist dazu ausgelegt, primärseitig mit einer Wechselspannungsquelle verbunden zu werden. Ferner ist der Transformator dazu ausgelegt, sekundärseitig eine zu einer primärseitig anliegenden Wechselspannung korrespondierende Ausgangsspannung bereitzustellen. Die erste Gleichrichterschaltung ist dazu ausgelegt, die von dem Transformator sekundärseitig bereitgestellte Ausgangsspannung gleichzurichten. Ferner ist die erste Gleichrichterschaltung dazu ausgelegt, die gleichgerichtete Ausgangsspannung als Steuersignal zwischen einem ersten Knotenpunkt und einem zweiten Knotenpunkt bereitzustellen. Die zweite Gleichrichterschaltung ist dazu ausgelegt, die von dem Transformator sekundärseitig bereitgestellte Ausgangsspannung gleichzurichten. Die Steuerschaltung ist dazu ausgelegt, eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Knotenpunkt und dem zweiten Knotenpunkt in Abhängigkeit der von der zweiten Gleichrichterschaltung bereitgestellten Ausgangsspannung zu öffnen oder zu schießen.
  • Ferner ist vorgesehen:
    • Eine Schaltvorrichtung mit einem ersten Schaltelement und einem zweiten Schaltelement, einer ersten erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung und einer zweiten erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung. Das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement sind in Serie zwischen einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss der Schaltvorrichtung angeordnet. Die erste erfindungsgemäße Ansteuerschaltung ist dazu ausgelegt, zwischen dem ersten Knotenpunkt und dem zweiten Knotenpunkt der ersten Ansteuerschaltung ein Ansteuersignal zum Ansteuern des ersten Schaltelements bereitzustellen. Die zweite Ansteuerschaltung ist dazu ausgelegt, zwischen dem ersten Knotenpunkt und dem zweiten Knotenpunkt der zweiten Ansteuerschaltung ein Ansteuersignal für das zweite Schaltelement bereitzustellen.
  • Vorteile der Erfindung
  • Am Eingang für das Bereitstellen der Versorgungsspannung einer elektronischen Komponente kann eine Schaltvorrichtung vorgesehen sein, welche eine bereitgestellte elektrische Versorgungsspannung ganz oder zumindest teilweise unterbrechen kann. Hierzu können elektronische Schaltelemente wie beispielsweise MOSFET eigesetzt werden. Derartige elektronische Schaltkomponenten weisen am Steuereingang kapazitive Eigenschaften auf. Aufgrund dieser kapazitiven Eigenschaften kann das Ein- und insbesondere auch das Ausschalten gegebenenfalls verzögert erfolgen, da zunächst die in den entsprechenden Kapazitäten gespeicherte elektrische Energie abgebaut werden muss.
  • Es ist daher die Idee der vorliegenden Erfindung, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und eine Ansteuerschaltung für derartige Schaltelemente zu schaffen, welche das Schalten der Halbleiterschaltelemente beschleunigen kann. Insbesondere ist es eine Idee der vorliegenden Erfindung, ein potentialfreies Steuersignal für Halbleiterschaltelemente bereitzustellen, welches insbesondere bei Schaltelementen mit kapazitiven Eigenschaften am Steuereingang ein schnelles Ausschalten, das heißt Öffnen des Schaltelementes ermöglichen kann.
  • Hierzu ist es vorgesehen, eine Ansteuerschaltung zu schaffen, welche zum Ausschalten des Schaltelements ein Steuersignal bereitstellt, das aktiv eine elektrische Verbindung zwischen zwei Punkten herstellt und auf diese Weise gegebenenfalls in einer Kapazität des Schaltelementes gespeicherte elektrische Energie rasch abbauen kann.
  • Insbesondere wenn für das Ansteuern der Schaltelemente eine potentialfreie Steuerspannung erforderlich ist, die mittels eines Transformators und nachgeschaltetem Gleichrichter bereitgestellt werden soll, so ist ein solcher Gleichrichter alleine in der Regel nicht dazu in der Lage, die in einer parasitären Kapazität des Schaltelementes gespeicherte Energie sehr rasch abzubauen. Daher ist es erfindungsgemäß vorgesehen, mittels einer Steuerschaltung, die über einen weiteren Gleichrichter gespeist wird, die in der Kapazität des Schaltelements gespeicherte elektrische Energie aktiv abzubauen, falls das Schaltelement geöffnet werden soll.
  • Somit ist es einerseits möglich, über die erste Gleichrichterschaltung sehr rasch eine Steuerspannung zum Ansteuern, das heißt zum Schließen des Schaltelements bereitzustellen, und andererseits durch die von der zweiten Gleichrichterschaltung gespeiste Steuerschaltung ein sehr rasches Öffnen des Schaltelements zu realisieren, da die in der parasitären Kapazität des Steueranschlusses gespeicherte elektrische Energie sehr rasch abgebaut werden kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Steuerschaltung ein Schaltelement. Dieses Schaltelement ist zwischen dem ersten Knotenpunkt und dem zweiten Knotenpunkt angeordnet. Entsprechend ist Steuerschaltung dazu ausgelegt, das Schaltelement zu schließen, falls die von der zweiten Gleichrichterschaltung bereitgestellte Ausgangsspannung einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet. Insbesondere kann der vorgegebene Schwellwert beispielsweise mittels einer Zenerdiode oder einem anderem Bauelement mit einem vorgegebenen Spannungsabfall eingestellt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Steuerschaltung einen Entladewiderstand. Der Entladewiderstand kann zwischen zwei Ausgangsanschlüssen der zweiten Gleichrichterschaltung angeordnet sein, an welchen der Gleichrichter die Gleichspannung bereitstellt. Auf diese Weise kann die zweite Gleichrichterschaltung derart belastet werden, dass die elektrische Spannung am Ausgang der Gleichrichterschaltung rasch abfällt, falls am Eingang der Gleichrichterspannung und somit an der Sekundärseite des Transformators die elektrische Spannung sinkt. Hierdurch wird erreicht, dass der Ausschaltvorgang sehr rasch realisiert werden kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Steuerschaltung einen Spannungsteiler. Der Spannungsteiler ist zwischen den zwei Ausgangsanschlüssen der zweiten Gleichrichterschaltung angeordnet. Hierbei kann der Spannungsteiler eine Serienschaltung aus einer Zenerdiode und einem Widerstand umfassen. Durch einen solchen Spannungsteiler, insbesondere einem Spannungsteiler mit einem Bauelement, über welchem eine fest definierte elektrische Spannung abfällt, kann das Ansprechen der Steuerschaltung zum elektrischen Verbindung der beiden Knotenpunkte gezielt eingestellt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerschaltung dazu ausgelegt, die elektrische Verbindung zwischen dem ersten Knotenpunkt und dem zweiten Knotenpunkt in Abhängigkeit von der elektrischen Spannung über dem Winderstand des Spannungsteilers zu öffnen oder zu schließen. Die elektrische Spannung über dem Widerstand entspricht dabei der elektrischen Spannung am Ausgang der zweiten Gleichrichterschaltung abzüglich des Spannungsabfalls über der Zenerdiode.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Schaltvorrichtung umfasst das erste Schaltelement einen n-Kanal MOSFET und das zweite Schaltelement einen p-Kanal MOSFET. Durch eine Serienschaltung eines n-Kanal MOSFET und eines p-Kanal-MOSFET kann eine zuverlässige Trennung zwischen dem Eingang und dem Ausgang unabhängig von der Polarität bzw. dem Potential der am Eingang anliegenden elektrischen Spannung erreicht werden. Dabei kann durch das elektrische Verbinden des ersten Knotenpunkts mit dem zweiten Knotenpunkt durch die Steuerschaltung zum Ausschalten, das heißt Öffnen der MOSFET die Gate-Kapazität zuverlässig und rasch entladen werden.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform sind sowohl das erste Schaltelement als auch das zweite Schaltelement vom gleichen Typ, d.h. entweder sind erste Schaltelement und das zweite Schaltelement ein p-Kanal MOSFET oder beide Schaltelemente sind ein n-Kanal MOSFET. Hierbei sind die beiden Schaltelemente derart angeordnet, dass sie von ihrer Sperrrichtung her einander entgegengerichtet sind.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Schaltvorrichtung werden der Transformator der ersten Ansteuerschaltung und der zweiten Ansteuerschaltung von einer gemeinsamen Spannungsversorgung gespeist. Insbesondere können die beiden Transformatorkomponenten der Ansteuerschaltungen ein gleiches Übersetzungsverhältnis aufweisen. Die beiden Transformatorkomponenten können hierbei auch als eine kompakte Transformatoreinheit realisiert werden, in der alle Wicklungen und die entsprechenden Kopplungen gemeinsam vorgesehen sind.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die gemeinsame Spannungsversorgung dazu ausgelegt, mit einer Gleichspannungsquelle verbunden zu werden. Hierbei kann die Spannungsversorgung dazu ausgelegt sein, die von der Gleichspannungsquelle bereitgestellte Gleichspannung in eine Wechselspannung zu konvertieren. Dies kann insbesondere durch periodisches Schalten von einem oder mehreren Schaltelementen erfolgen.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Schaltvorrichtung dazu ausgelegt, an mindestens einem des ersten und zweiten Schaltelements ein getaktetes Ansteuersignal bereitzustellen. Durch ein solches getaktetes Ansteuersignal ist es beispielsweise möglich, am Ausgang der Schaltvorrichtung eine elektrische Spannung bereitzustellen, deren Mittelwert geringer ist als die elektrische Spannung am Eingang der Schaltvorrichtung. Auf diese Weise können beispielsweise Spannungserhöhungen am Eingang der Schaltvorrichtung kompensiert werden. Insbesondere können beispielsweise temporäre Überspannungen reduziert werden. Das Takten kann beispielsweise mit einer Frequenz von etwa 800 Hz erfolgen. Selbstverständlich sind auch davon abweichende Frequenzen, insbesondere Frequenzen von einigen Hundert Hertz bis gegebenenfalls einigen Kilohertz möglich.
  • Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, soweit sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich den Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu den jeweiligen Grundformen der Erfindung hinzufügen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Dabei zeigen:
    • 1: ein schematisches Prinzipschaubild einer Schaltvorrichtung mit einer Ansteuerschaltung gemäß einer Ausführungsform;
    • 2: ein schematisches Prinzipschaltbild einer Ansteuerschaltung gemäß einer Ausführungsform; und
    • 3: ein schematisches Prinzipschaltbild wie es einer Schaltvorrichtung gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Blockschaubilds zur Veranschaulichung einer Schaltvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform. Die Schaltvorrichtung 1 kann beispielsweise zwischen einer Gleichspannungsquelle 2 und einem elektrischen Verbraucher 3 vorgesehen sein. Entsprechend kann die Schaltvorrichtung 1 eine elektrische Verbindung zwischen der Gleichspannungsquelle 2 und dem elektrischen Verbraucher 3 verbinden oder trennen. Hierzu sind in der Schaltvorrichtung 1 zwischen einem Eingangsanschluss E1 und einem Ausgangsanschluss A1 zwei in Serie und in Gegenrichtung geschaltete Schaltelemente T1 und T2 vorgesehen. Bei den beiden Schaltelementen T1 und T2 kann es sich insbesondere um MOSFET handeln. Beispielsweise kann es sich bei dem ersten Schaltelement T1 um einen n-Kanal MOSFET handeln, und bei dem zweiten Schaltelement T2 kann es sich beispielsweise um einen p-Kanal MOSFET handeln. Selbstverständlich können die beiden Schaltelemente T1 und T2 auch in umgekehrter Reihenfolge vorgesehen sein .
  • Darüber hinaus ist es auch möglich, dass die beiden Schaltelemente T1 und T2 vom gleichen Typ sind, d.h. dass beiden Schaltelemente T1 und T2 entweder p-Kanal-MOSFET oder beide Schaltelemente T1 und T2 n-Kanal-MOSFET sind. In diesem Fall sind die beiden Schaltelemente T1 und T2 bezüglich ihrer Sperrrichtung gegenläufig angeordnet.
  • Zum Ansteuern der Schaltelemente T1 und T2 kann an den jeweiligen Schaltelementen T1 und T2 ein entsprechendes Steuersignal bereitgestellt werden. Hierbei kann es sich insbesondere um ein potentialfreies Steuersignal handeln, welches dazu geeignet ist, die Schaltelemente T1 und T2 zu öffnen bzw. zu schließen. Der Aufbau sowie das Funktionsprinzip der hierzu verwendeten Ansteuerschaltungen 10-1 und 10-2 zur Erzeugung der Schaltsignale wird nachfolgend näher erläutert.
  • 2 zeigt ein Prinzipschaltbild, wie es einer Ansteuerschaltung zur Erzeugung eines potentialfreien Steuersignals zugrunde liegt. Insbesondere kann ein solches Steuersignal zur Ansteuerung der zuvor beschriebenen Schaltelemente T1 bzw. T2 genutzt werden.
  • Die Ansteuerschaltung 10 gemäß 2 kann von einer Sekundärseite eines Transformators Tr gespeist werden. Die Primärseite des Transformators Tr kann von einer Wechselspannungsquelle oder einer getakteten Gleichspannungsquelle gespeist werden.
  • Wie auf der linken Seite von 2 zu erkennen ist, ist die Sekundärseite des Transformators Tr mit einem ersten Gleichrichter 11 elektrisch gekoppelt. Der erste Gleichrichter 11 kann beispielsweise ein Brückengleichrichter mit den vier Dioden D1 bis D4 umfassen. Der Ausgang des ersten Gleichrichters 11, das heißt die Gleichspannungsseite, kann somit eine elektrische Gleichspannung zwischen einem ersten Knotenpunkt K1 und einem zweiten Knotenpunkt K2 bereitstellen. Die über den beiden Knotenpunkten K1 und K2 abfallende elektrische Spannung kann zur Ansteuerung eines zuvor beschriebenen Schaltelements T1 oder T2 genutzt werden. Bevorzugt wird hierzu der Knotenpunkt K1 mit einem Steueranschluss, bevorzugt mit einem Gate, eines Schaltelements T1 oder T2 verbunden. Bevorzugt wird hierzu der Knotenpunkt K2 mit einem Source- oder Drain-Anschluss oder einem Emitter- oder Collector-Anschluss verbunden.
  • Wie auf der rechten Seite von 2 zu erkennen ist, umfasst die Ansteuerschaltung 10 ferner einen zweiten Gleichrichter 12, der ebenfalls mit der Sekundärseite des Transformators Tr verbunden ist. Auch dieser zweite Gleichrichter 12 kann beispielsweise ein Brückengleichrichter mit vier Dioden D11 bis D14 umfassen. Am Ausgang des zweiten Gleichrichters 12, das heißt auf der Gleichspannungsseite kann zum Beispiel ein elektrischer Widerstand R10 vorgesehen sein. Durch diesen elektrischen Widerstand R10 ist die Ausgangsseite des zweiten Gleichrichters 12 belastet, sodass die elektrische Spannung am Ausgang des zweiten Gleichrichters 12 rasch abfällt, wenn der zweite Gleichrichter 12 eingangsseitig nicht mehr von dem Transformator Tr gespeist wird. Zur Stabilisierung der Gleichspannung am Ausgang des zweiten Gleichrichters 12 kann darüber hinaus gegebenenfalls ein Kondensator C10 mit einer relativ geringen Kapazität vorgesehen sein. Weiterhin kann am Ausgang des zweiten Gleichrichters 12 ein Spannungsteiler vorgesehen sein. Dieser Spannungsteiler kann beispielsweise eine Serienschaltung aus einer Zenerdiode D15 und einem elektrischen Widerstand R11 umfassen. Überschreitet die elektrische Spannung am Ausgang des zweiten Gleichrichters 12 somit die durch die Zenerdiode D15 definierte elektrische Spannung, so liegt über dem Widerstand R11 eine elektrische Spannung, welche sich aus der elektrischen Spannung am Ausgang des zweiten Gleichrichters 12 abzüglich der durch die Zenerdiode D15 definierten Spannung ergibt. Ferner kann parallel zu der Zenerdiode D15 ein weiterer Kondensator C11 vorgesehen sein.
  • Der Knotenpunkt zwischen der Zenerdiode D15 und dem Widerstand R10 kann über weitere Bauelemente, wie die dargestellten elektrischen Widerstände R12, R13 und C12 mit dem Steueranschluss eines ersten Transistors Q1 verbunden sein. Der Ausgang des ersten Transistors Q1 kann mit dem Steueranschluss eines zweiten Transistors Q2 verbunden sein. Ferner kann zwischen dem Steueranschluss und dem ersten Knotenpunkt K1 ein weiterer Widerstand R14 vorgesehen sein. Der zweite Transistor Q2 ist ferner mit einem Anschluss mit dem ersten Knotenpunkt K1 verbunden und am anderen Ausgangsanschluss mit dem zweiten Knotenpunkt K2. Somit kann der zweite Transistor Q2 eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Knotenpunkt K1 und dem zweiten Knotenpunkt K2 öffnen bzw. schließen.
  • Zum Schutz vor Überspannungen o.ä. kann zwischen dem ersten Knotenpunkt K1 und dem zweiten Knotenpunkt K2 eine Zenerdiode D5 vorgesehen sein.
  • Durch die beschriebene Schaltungsanordnung, wie sie in 2 dargestellt ist, ist es somit möglich, die elektrische Verbindung zwischen dem ersten Knotenpunkt K1 und dem zweiten Knotenpunkt K2 sehr rasch zu schließen, falls die elektrische Spannung am Ausgang des zweiten Gleichrichters 12 unter einen vorgegebenen Schwellwert fällt. Durch dieses Schließen des zweiten Transistors Q2 wird somit eine Kapazität eines angeschlossenen Schaltelements, beispielsweise des Schaltelements T1 oder T2 sehr rasch entladen. Diese Kapazität des Schaltelements T1 bzw. T2 ist in 2 durch die Ersatz-Kapazität C1 dargestellt. Entsprechend kann das Schaltelement T1 bzw. T2 sehr rasch geöffnet werden, wenn an der Sekundärseite des Transformators Tr keine elektrische Leistung mehr bereitgestellt wird.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Prinzipschaltbildes einer Schaltvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform. Die Schaltvorrichtung 1 gemäß der hier dargestellten Ausführungsform umfasst zwei Ansteuerschaltungen 10-1 und 10-2, wie sie zuvor in Zusammenhang mit der Ansteuervorrichtung 10 gemäß 2 bereits beschrieben worden sind. Hierbei wird der Transformator Tr für die erste Ansteuerschaltung 10-1 die zweite Ansteuerschaltung 10-2 von einer gemeinsamen Gleichspannungsquelle 20 gespeist. Um die Primärseiten des Transformators Tr zu speisen, ist in Serie zu der Primärseite jeweils eine Schalteinrichtung S1 bzw. S2 vorgesehen. Durch ein getaktetes Öffnen bzw. Schließen dieser Schalteinrichtungen S1 bzw. S2 kann die Primärseite des Transformators Tr angeregt werden. Insbesondere kann das Anregen mit einer Frequenz im Bereich von einigen 10 Kilohertz, beispielsweise 100 kHz erfolgen.
  • Solange die Primärseiten der Transformators Tr mit einer Wechselspannung bzw. getakteten Spannung angeregt werden, kann durch die jeweiligen Ansteuerschaltungen 10-1 und 10-2 ein Ansteuersignal generiert werden, um die zuvor beschriebenen Schaltelemente T1 und T2 anzusteuern und diese somit zu schließen. Erfolgt keine primärseitige Anregung des Transformators Tr, so kann durch die zuvor beschriebenen Ansteuerschaltungen 10-1 bzw. 10-2 ein sehr rasches Öffnen der Schaltelemente T1 bzw. T2 erfolgen, um die elektrische Verbindung zwischen dem Eingangsanschluss E1 und dem Ausgangsanschluss A1 zu unterbrechen. Insbesondere kann durch das aktive Schließen des zuvor beschriebenen zweiten Transistors Q2 die Kapazität am Steuereingang der Schaltelemente T1 bzw. T2 entladen werden.
  • Darüber hinaus ist es durch den beschriebenen Ansatz auch möglich, eines oder beide der Schaltelemente T1 und T2 gezielt mit einer vorgegebenen Frequenz und/oder einem vorgegebenen Tastverhältnis periodisch zu öffnen und zu schließen. Auf diese Weise kann die elektrische Verbindung zwischen dem Eingangsanschluss E1 und dem Ausgangsanschluss A1 entsprechend getaktet geöffnet bzw. geschlossen werden. Hierdurch ist es beispielsweise auch möglich, eine zwischen den Ausgangsanschlüssen A1 und A2 anliegende elektrische Spannung anzupassen. Beispielsweise können Spannungsüberhöhungen am Eingang zwischen den Eingangsanschlüssen E1 und E2 durch ein entsprechendes Takten der Schaltelemente T1 bzw. T2 ausgeglichen werden.
  • Hierzu kann zum Beispiel die elektrische Spannung zwischen den Eingangsanschlüssen E1 und E2 überwacht werden. Bei einer Spannungsüberhöhung kann durch entsprechendes Takten die Spannungsüberhöhung ausgeglichen werden, um zwischen den Ausgangsanschlüssen A1 und A2 eine elektrische Spannung in einer vorgegebenen Spannungshöhe bereitstellen zu können. Gegebenenfalls kann bei einer detektierten Spannungsüberhöhung auch die elektrische Verbindung zwischen dem Eingangsanschluss E1 und dem Ausgangsanschluss A1 vollständig unterbrochen werden.
  • Die zuvor beschriebene Schaltvorrichtung 1 mit den Ansteuerschaltungen 10-1 und 10-2 kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug genutzt werden, um elektrische Verbraucher mit dem Gleichspannungsbordnetz des Kraftfahrzeugs zu verbinden.
  • Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung eine Ansteuerschaltung für das Erzeugen von potentialfreien Steuersignalen. Hierzu ist es insbesondere vorgesehen, ein Steuersignal bereitzustellen, welches zum Ausschalten, das heißt Öffnen eines elektrischen Schaltelementes, wie einem MOSFET, aktiv eine Gate-Kapazität entladen kann.
  • 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 102011080226 A1 [0003]

Claims (10)

  1. Ansteuerschaltung (10) zum Bereitstellen eines potentialfreien Steuersignals, mit: einem Transformator (Tr), der dazu ausgelegt ist, primärseitig mit einer Wechselspannungsquelle verbunden zu werden und sekundärseitig eine zu einer primärseitig anliegenden Wechselspannung korrespondierende Ausgangsspannung bereitzustellen; einer ersten Gleichrichterschaltung (11), die dazu ausgelegt ist, die von dem Transformator (Tr) sekundärseitig bereitgestellte Ausgangsspannung gleichzurichten und als Steuersignal zwischen einem erste Knotenpunkt (K1) und einem zweiten Knotenpunkt (K2) bereitzustellen; einer zweiten Gleichrichterschaltung (12), die dazu ausgelegt ist, die von dem Transformator (Tr) sekundärseitig bereitgestellte Ausgangsspannung gleichzurichten; und einer Steuerschaltung, die dazu ausgelegt ist, eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Knotenpunkt (K1) und dem zweiten Knotenpunkt (K2) in Abhängigkeit der von der zweiten Gleichrichterschaltung (12) bereitgestellten Ausgangsspannung zu öffnen oder zu schießen.
  2. Ansteuerschaltung (10) nach Anspruch 1, wobei die Steuerschaltung ein Schaltelement (Q2) umfasst, das zwischen dem ersten Knotenpunkt (K1) und dem zweiten Knotenpunkt (K2) angeordnet ist, und wobei die Steuerschaltung dazu ausgelegt ist, das Schaltelement (Q2) zu schließen, falls die von der zweiten Gleichrichterschaltung (12) bereitgestellte Ausgangsspannung einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet.
  3. Ansteuerschaltung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuerschaltung einen Entladewiderstand (R10) umfasst, der zwischen zwei Ausgangsanschlüssen der zweiten Gleichrichterschaltung (12) angeordnet ist.
  4. Ansteuerschaltung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuerschaltung einen Spannungsteiler umfasst, der zwischen den zwischen zwei Ausgangsanschlüssen der zweiten Gleichrichterschaltung (12) angeordnet ist, und wobei der Spannungsteiler eine Serienschaltung mit einer Zenerdiode (D15) und einem Widerstand (R11) umfasst.
  5. Ansteuerschaltung (10) nach Anspruch 4, wobei die Steuerschaltung dazu ausgelegt ist, die elektrische Verbindung zwischen dem ersten Knotenpunkt (K1) und dem zweiten Knotenpunkt (K2) in Abhängigkeit von der elektrischen Spannung über dem Winderstand (R11) des Spannungsteilers zu öffnen oder zu schließen.
  6. Schaltvorrichtung (1), mit: einem ersten Schaltelement (T1) und einem zweiten Schaltelement (T2), die in Serie zwischen einem Eingangsanschluss (E1) und einem Ausgangsanschluss (A1) angeordnet sind; einer ersten Ansteuerschaltung (10-1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die dazu ausgelegt ist zwischen dem ersten Knotenpunkt (K1) und dem zweiten Knotenpunkt (K2) der ersten Ansteuerschaltung (10-1) ein Ansteuersignal für das erste Schaltelement (T1) bereitzustellen, und einer zweiten Ansteuerschaltung (10-2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die dazu ausgelegt ist zwischen dem ersten Knotenpunkt (K1) und dem zweiten Knotenpunkt (K2) der zweiten Ansteuerschaltung (10-2) ein Ansteuersignal für das zweite Schaltelement (T2) bereitzustellen.
  7. Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 6, wobei das erste Schaltelement (T1) und das zweite Schaltelement (T2) jeweils einen n-Kanal MOSFET oder einen p-Kanal MOSFET oder einen n-Kanal MOSFET umfassen, die bezüglich ihrer Sperrrichtung entgegengesetzt angeordnet sind.
  8. Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Transformator (Tr) der ersten Ansteuerschaltung (10-1) und der zweiten Ansteuerschaltung (10-2) von einer gemeinsamen Spannungsversorgung gespeist wird.
  9. Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 8, wobei die gemeinsame Spannungsversorgung dazu ausgelegt ist, mit einer Gleichspannungsquelle (20) verbunden zu werden und eine von der Gleichspannungsquelle bereitgestellte Gleichspannung in eine Wechselspannung zu konvertieren.
  10. Schaltvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Schaltvorrichtung (1) dazu ausgelegt ist, an dem ersten und zweiten Schaltelements (T1, T2) ein gegenphasig getaktetes Ansteuersignal bereitzustellen.
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US3225280A (en) 1963-08-12 1965-12-21 Singer Co Load protection circuits
DE3006034C2 (de) 1979-02-20 1985-06-20 Tokyo Shibaura Denki K.K., Kawasaki, Kanagawa Motorsteuersystem für einen bürstenlosen Elektromotor
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