DE202014105631U1

DE202014105631U1 - Circuit arrangement for reducing overvoltages

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Publication number: DE202014105631U1
Application number: DE201420105631
Authority: DE
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2014-11-21
Filing date: 2014-11-21
Publication date: 2014-12-09
Anticipated expiration: 2024-11-22
Also published as: CN204597470U

Abstract

Schaltungsanordnung mit einem Halbleiterschalter (10) mit einem ersten Lastanschluss (C), einem zweiten Lastanschluss (E) und einem Steueranschluss (G); wenigstens zwei Zenerdioden (31, 32, 3n), einer Diode (50) und einem ersten ohmschen Widerstand (60), die in Serie zwischen den ersten Lastanschluss (C) und den Steueranschluss (G) geschaltet sind, wobei die Diode (50) in Flussrichtung zu den Zenerspannungen derwenigstens zwei Zenerdioden (31, 32, 3n) geschaltet ist; einer Kapazität (40), die parallel zu einer der wenigstens zwei Zenerdioden (31, 32, 3n) geschaltet ist; und einer Entladeschaltung (80), die zwischen den zweiten Lastanschluss (E) oder einen Hilfsemitteranschluss (E‘) des Halbleiterschalters (10) und den Steueranschluss (G) geschaltet ist und die dazu ausgebildet ist, eine Spannung (Vc) über der Kapazität (40) im Wesentlichen konstant zu halten.Circuit arrangement with a semiconductor switch (10) with a first load connection (C), a second load connection (E) and a control connection (G); at least two Zener diodes (31, 32, 3n), a diode (50) and a first ohmic resistor (60), which are connected in series between the first load connection (C) and the control connection (G), the diode (50) the at least two Zener diodes (31, 32, 3n) are connected in the forward direction to the Zener voltages; a capacitance (40) which is connected in parallel to one of the at least two Zener diodes (31, 32, 3n); and a discharge circuit (80) which is connected between the second load connection (E) or an auxiliary emitter connection (E ') of the semiconductor switch (10) and the control connection (G) and which is designed to generate a voltage (Vc) across the capacitance ( 40) to be kept essentially constant.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Reduzierung von Überspannungen, insbesondere von Überspannungen in Halbleiterschaltern. The invention relates to a circuit arrangement for reducing overvoltages, in particular overvoltages in semiconductor switches.

Um durch Überspannungen erzeugte Schäden in Halbleiterschaltern zu vermeiden sind verschiedene Schutzschaltungen bekannt. Bei aktiven Schutzbeschaltungen (Active Voltage Clamp) ist beispielsweise eine Zenerdiode kathodenseitig mit einem Lastanschluss (Kollektor) des Halbleiterschalters verbunden. Anodenseitig sind eine in Flussrichtung zu den Zenerspannungen der Zenerdioden geschaltete Diode und ein ohmscher Widerstand in Serie geschaltet und mit einem Steueranschluss (Gate) des Halbleiterschalters verbunden. Abhängig von der in einer Schaltung maximal zulässigen Spannung können anstatt lediglich einer Zenerdiode auch mehrere in Serie geschaltete Zenerdioden vorgesehen werden. Tritt eine Überspannung auf werden die Zenerdioden leitend und der Halbleiterschalter wird leicht aufgesteuert, d.h. die über dem Halbleiterschalter anliegende Spannung wird auf das Niveau der Durchbruchspannung der Zenerdioden begrenzt. Ist die Überspannung auf einen Wert abgebaut, der kleiner ist als die Summe der Zenerspannungen so reduziert sich der Strom durch die Zenerdioden auf Null und der Halbleiterschalter ist wieder vollständig abgeschaltet. In order to avoid damage caused by overvoltages in semiconductor switches, various protective circuits are known. In active protective circuits (Active Voltage Clamp), for example, a zener diode is connected on the cathode side to a load terminal (collector) of the semiconductor switch. On the anode side, a diode connected in the flow direction to the zener voltages of the zener diodes and an ohmic resistor are connected in series and connected to a control terminal (gate) of the semiconductor switch. Depending on the maximum permissible voltage in a circuit, it is also possible to provide a plurality of zener diodes connected in series instead of just one zener diode. When an overvoltage occurs, the zener diodes become conductive and the semiconductor switch is easily turned on, i. the voltage across the semiconductor switch is limited to the level of the breakdown voltage of the zener diodes. If the overvoltage is reduced to a value which is smaller than the sum of the Zener voltages, the current through the Zener diodes reduces to zero and the semiconductor switch is again completely switched off.

Sind mehrere in Serie geschaltete Zenerdioden vorgesehen, so kann ein Kondensator parallel zu einer der Zenerdioden geschaltet sein, um auch Spannungsspitzen, die bei schnellem Schalten des Halbleiterschalters auftreten können, wirksam zu begrenzen. Durch die effektive Begrenzung auch kurzer Spannungspulse kann der Halbleiterschalter annähernd an seine Grenzen gefahren und dabei noch effektiver geschützt werden. Beim Schalten des Halbleiterschalters lädt sich dieser Kondensator jedoch mit jedem Ausschaltvorgang auf. Mit der Aufladung des Kondensators erhöht sich jedoch der Wert, auf den die über dem Halbleiterschalter anliegende Spannung begrenzt wird stetig. Die Aufladung des Kondensators kann dazu führen, dass ein wirksamer Überspannungsschutz nicht mehr gegeben ist. If a plurality of zener diodes connected in series are provided, then a capacitor may be connected in parallel with one of the zener diodes in order to effectively limit voltage peaks which may occur during rapid switching of the semiconductor switch. By effectively limiting even short voltage pulses, the semiconductor switch can be driven almost to its limits and thereby protected even more effectively. When switching the semiconductor switch, however, this capacitor charges with each turn-off. With the charging of the capacitor, however, the value to which the voltage applied across the semiconductor switch is limited increases steadily. Charging the capacitor can cause effective overvoltage protection to be removed.

Um eine Aufladung des Kondensators zu vermeiden sind Schaltungsanordnungen bekannt, bei welchen eine negative Spannungsversorgung und eine Diode in Serie zwischen Gate und Emitter (oder Hilfsemitter, engl. auxiliary emitter) des Halbleiterschalters geschaltet sind. Die Spannungsversorgung kann dabei eine in der Applikation bereits vorhandene oder eine zusätzliche Spannungsversorgung sein. Eine derartige Anordnung ist jedoch nicht immer oder nur aufwendig realisierbar. In order to avoid charging of the capacitor, circuit arrangements are known in which a negative voltage supply and a diode are connected in series between the gate and emitter (or auxiliary emitter) of the semiconductor switch. The power supply can be an existing or an additional power supply in the application. However, such an arrangement is not always or only consuming feasible.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung bereitzustellen, bei welcher oben genannte Nachteile vermieden werden. The object of the present invention is to provide a circuit arrangement in which the abovementioned disadvantages are avoided.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 1. The object is achieved by a circuit arrangement according to claim 1.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist eine Schaltungsanordnung auf einen Halbleiterschalter mit einem ersten Lastanschluss, einem zweiten Lastanschluss und einem Steueranschluss auf. Die Schaltungsanordnung weist weiterhin wenigstens zwei Zenerdioden, eine Diode und einen ersten ohmschen Widerstand auf, die in Serie zwischen den ersten Lastanschluss und den Steueranschluss geschaltet sind, wobei die Diode in Flussrichtung zu den Zenerspannungen der wenigstens zwei Zenerdioden geschaltet ist. Eine Kapazität ist parallel zu einer der wenigstens zwei Zenerdioden geschaltet. Eine Entladeschaltung ist zwischen den zweiten Lastanschluss oder einen Hilfsemitteranschluss des Halbleiterschalters und den Steueranschluss geschaltet und ist dazu ausgebildet, eine Spannung über der Kapazität im Wesentlichen konstant zu halten. According to one exemplary embodiment, a circuit arrangement has a semiconductor switch with a first load terminal, a second load terminal, and a control terminal. The circuit arrangement furthermore has at least two zener diodes, a diode and a first ohmic resistor, which are connected in series between the first load terminal and the control terminal, wherein the diode is connected in the flow direction to the zener voltages of the at least two zener diodes. A capacitor is connected in parallel with one of the at least two Zener diodes. A discharge circuit is connected between the second load terminal or an auxiliary emitter terminal of the semiconductor switch and the control terminal, and is configured to keep a voltage across the capacitance substantially constant.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von den in den Abbildungen dargestellten Beispielen näher erläutert. Die Darstellungen sind nicht zwangsläufig maßstabsgetreu und die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf die dargestellten Aspekte. Vielmehr wird Wert darauf gelegt, die der Erfindung zugrunde liegenden Prinzipien darzustellen. In den Abbildungen zeigt: The invention will be explained in more detail with reference to the examples shown in the figures. The illustrations are not necessarily to scale and the invention is not limited to the aspects presented. Rather, emphasis is placed on representing the principles underlying the invention. In the pictures shows:

1 in einem Schaltbild eine Schaltungsanordnung zum Schutz vor Überspannungen in einem Halbleiterschalter; 1 in a circuit diagram, a circuit arrangement for protection against overvoltage in a semiconductor switch;

2 in Zeitdiagrammen verschiedene Spannungen in der Schaltungsanordnung gemäß 1 über der Zeit; 2 in time diagrams different voltages in the circuit according to 1 over time;

3 in einem Schaltbild eine Schaltungsanordnung zum Schutz vor Überspannungen in einem Halbleiterschalter gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; 3 in a circuit diagram, a circuit arrangement for protection against overvoltage in a semiconductor switch according to an embodiment of the invention;

4 in Zeitdiagrammen verschiedene Spannungen in der Schaltungsanordnung gemäß 3 über der Zeit; und 4 in time diagrams different voltages in the circuit according to 3 over time; and

5 in einem Schaltbild eine weitere Schaltungsanordnung zum Schutz vor Überspannungen in einem Halbleiterschalter gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 5 in a circuit diagram, a further circuit arrangement for protection against overvoltages in a semiconductor switch according to an embodiment of the invention.

In der nachfolgenden Beschreibung wird auf die beigefügten Figuren Bezug genommen, in denen zur Veranschaulichung spezielle Ausführungsbeispiele dargestellt sind. Selbstverständlich können die Merkmale der verschiedenen hier beschriebenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden, sofern nichts anderes angegeben ist. In the following description, reference is made to the accompanying drawings in which specific embodiments are shown for illustrative purposes. Of course For example, the features of the various embodiments described herein may be combined with one another unless otherwise specified.

In 1 ist in einem Schaltbild eine Schaltungsanordnung zum Schutz vor Überspannungen in einem Halbleiterschalter 10 dargestellt. Der Halbleiterschalter 10 ist im vorliegenden Beispiel als IGBT (Insulated-Gate Bipolar Transistor) ausgebildet und weist einen ersten Lastanschluss (Kollektor) C, einen zweiten Lastanschluss (Emitter) E und einen Steueranschluss (Gate) G auf. Der Halbleiterschalter 10 kann weiterhin auch einen Hilfsemitteranschluss E‘ aufweisen. Der Halbleiterschalter 10 kann, wie in 1 dargestellt, als IGBT ausgebildet sein oder beispielsweise auch als MOSFET (metal-oxidesemiconductor field-effect transistor). Wenigstens zwei Zenerdioden 31, 32, ..., 3n sind zwischen den Kollektor C und das Gate G geschaltet. Die Reihenschaltung der Zenerdioden 31, 32, ..., 3n ist dabei kathodenseitig mit dem Kollektor C verbunden. Zwischen die Reihenschaltung der Zenerdioden 31, 32, ..., 3n und das Gate G ist eine Reihenschaltung aus einer Diode 50 und einem ersten ohmschen Widerstand 60 geschaltet. Die Diode 50 ist dabei in Flussrichtung zu den Zenerspannungen der Zenerdioden 31, 32, ..., 3n geschaltet. In 1 is a circuit diagram of a circuit arrangement for protection against overvoltages in a semiconductor switch 10 shown. The semiconductor switch 10 is formed in the present example as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) and has a first load terminal (collector) C, a second load terminal (emitter) E and a control terminal (gate) G on. The semiconductor switch 10 may also have an auxiliary emitter terminal E '. The semiconductor switch 10 can, as in 1 represented as IGBT be formed or, for example, as a MOSFET (metal-oxide semiconductor field-effect transistor). At least two zener diodes 31 . 32 , ..., 3n are connected between the collector C and the gate G. The series connection of the zener diodes 31 . 32 , ..., 3n is connected to the collector C on the cathode side. Between the series connection of the Zener diodes 31 . 32 , ..., 3n and the gate G is a series connection of a diode 50 and a first ohmic resistance 60 connected. The diode 50 is in the flow direction to the Zener voltages of the Zener diodes 31 . 32 , ..., 3n connected.

Über einen ersten Anschluss 20 kann das Gate G des Halbleiterschalters 10 beispielsweise mit einer Ansteuerschaltung verbunden werden (in 1 nicht dargestellt). Zwischen dem ersten Anschluss 20 und dem gemeinsamen Knoten des ersten ohmschen Widerstands 60 und des Gates G kann ein zweiter ohmscher Widerstand 70 geschaltet sein. Der Emitter E des Halbleiterschalters 10 ist mit einem Anschluss für ein Referenzpotential GND verbunden. Zudem kann der Hilfsemitter E‘ mit einem zweiten Anschluss 21 verbunden sein. About a first connection 20 may be the gate G of the semiconductor switch 10 For example, be connected to a drive circuit (in 1 not shown). Between the first connection 20 and the common node of the first ohmic resistor 60 and the gate G may be a second ohmic resistance 70 be switched. The emitter E of the semiconductor switch 10 is connected to a terminal for a reference potential GND. In addition, the auxiliary emitter E 'with a second connection 21 be connected.

Tritt eine Überspannung auf, so werden die Zenerdioden 31, 32, ..., 3n leitend und der Halbleiterschalter 10 wird leicht aufgesteuert, d.h. die zwischen Kollektor C und Emitter E des Halbleiterschalters 10 anliegende Spannung Vce wird auf einen vorgegebenen Spannungswert begrenzt. Die zwischen Kollektor C und Emitter E anliegende Spannung Vce entspricht dabei der zwischen Kollektor C und Hilfsemitter E‘ anliegenden Spannung. Dieser Spannungswert wird bestimmt durch die verwendeten Zenerdioden 31, 32, ..., 3n. Weist die Anordnung beispielsweise vier Zenerdioden 31, 32, ..., 3n mit einer Durchbruchspannung von jeweils 400V auf, so wird die Spannung auf 4·400V = 1600V begrenzt. Ist die Überspannung abgebaut, so sinkt der Strom durch die Zenerdioden 31, 32, ..., 3n und der Halbleiterschalter 10 ist wieder vollständig abgeschaltet. Im statischen Zustand (keine Schaltvorgänge des Halbleiterschalters 10) stellt diese Anordnung einen wirksamen Schutz vor Überspannungen dar. Beim Schalten des Halbleiterschalters 10 können jedoch sehr kurze Spannungspulse auftreten. Bei solch schnellen Vorgängen ist ein effektiver Schutz durch die Zenerdioden 31, 32, ..., 3n nicht mehr gegeben. If an overvoltage occurs, the zener diodes become 31 . 32 , ..., 3n conductive and the semiconductor switch 10 is easily aufsteueuert, ie between the collector C and emitter E of the semiconductor switch 10 applied voltage Vce is limited to a predetermined voltage value. The voltage Vce between collector C and emitter E corresponds to the voltage applied between collector C and auxiliary emitter E '. This voltage value is determined by the Zener diodes used 31 . 32 , ..., 3n , For example, if the arrangement has four zener diodes 31 . 32 , ..., 3n with a breakdown voltage of 400V each, so the voltage is limited to 4 · 400V = 1600V. If the overvoltage is reduced, the current sinks through the Zener diodes 31 . 32 , ..., 3n and the semiconductor switch 10 is completely switched off again. In the static state (no switching operations of the semiconductor switch 10 ) This arrangement provides effective protection against overvoltages. When switching the semiconductor switch 10 However, very short voltage pulses can occur. With such fast processes, effective protection is provided by the zener diodes 31 . 32 , ..., 3n not given anymore.

Aus diesem Grund ist eine Kapazität 40 parallel zu einer der Zenerdioden 31, 32, ..., 3n geschaltet. Im vorliegenden Beispiel ist dies die Zenerdiode 31. Im statischen Zustand hat die Kapazität 40 keinen Einfluss auf die Anordnung. Treten beim Schalten des Halbleiterschalters 10 Spannungsspitzen auf, stellt die Kapazität 40 jedoch einen Kurzschluss dar, welcher die entsprechende Zenerdiode 31 überbrückt. Dadurch reagiert das Clamping bereits ab einem niedrigeren Spannungswert. Dieser niedrigere Spannungswert entspricht in etwa der Summe der Zenerdioden 31, 32, ..., 3n – 1 die keine Kapazität parallel geschaltet haben. Im obigen Beispiel somit 3·400V = 1200V. Dadurch wird auch bei kurzen Spannungsspitzen ein wirksamer Überspannungsschutz bereitgestellt. That's why there is a capacity 40 parallel to one of the zener diodes 31 . 32 , ..., 3n connected. In the present example, this is the zener diode 31 , In the static state has the capacity 40 no influence on the arrangement. Occur when switching the semiconductor switch 10 Voltage spikes on, represents the capacity 40 However, a short circuit, which is the corresponding Zener diode 31 bridged. As a result, the clamping already reacts from a lower voltage value. This lower voltage value corresponds approximately to the sum of the Zener diodes 31 . 32 , ..., 3n - 1 which have no parallel connected capacity. Thus, in the example above, 3 · 400V = 1200V. As a result, an effective overvoltage protection is provided even with short voltage peaks.

Verschiedene Spannungen in der Schaltungsanordnung nach 1 sind beispielhaft in dem Zeitdiagramm in 2 dargestellt. Der Halbleiterschalter 10 wird mittels einer positiven Gate-Emitter-Spannung Vge eingeschaltet. Die Gate-Emitter-Spannung Vge muss zum Einschalten dabei oberhalb der so genannten Schwellspannung des Halbleiterschalters 10 liegen. Um den Halbleiterschalter 10 abzuschalten muss das Gate G unter die Schwellspannung entladen werden. Dies wird üblicherweise durch Anlegen einer negativen Gate-Emitter-Spannung Vge realisiert. Die Gate-Emitter-Spannung Vge schwankt daher zwischen einem negativen (Halbleiterschalter 10 ausgeschaltet) und einem positiven Wert (Halbleiterschalter 10 eingeschaltet). Different voltages in the circuit according to 1 are exemplary in the timing diagram in FIG 2 shown. The semiconductor switch 10 is turned on by means of a positive gate-emitter voltage Vge. The gate-emitter voltage Vge has to turn on above the so-called threshold voltage of the semiconductor switch 10 lie. To the semiconductor switch 10 To turn off the gate G must be discharged below the threshold voltage. This is usually realized by applying a negative gate-emitter voltage Vge. The gate-emitter voltage Vge therefore fluctuates between a negative (semiconductor switch 10 switched off) and a positive value (semiconductor switch 10 switched on).

Ist der Halbleiterschalter 10 ausgeschaltet, liegt zwischen Kollektor C und Emitter E (bzw. Hilfsemitter E‘) eine positive Spannung Vce an. Ist der Halbleiterschalter 10 eingeschaltet, geht diese Spannung Vce auf (nahezu) Null zurück. Die Spannung Vce zwischen Kollektor C und Emitter E (bzw. Hilfsemitter E‘) ändert sich somit mit der Gate-Emitter-Spannung Vge. Der Wert der Spannung V1 gibt die maximal zulässige Spannung Vce zwischen Kollektor C und Emitter E (bzw. Hilfsemitter E‘) im Halbleiterschalter 10 an, damit dieser nicht zerstört wird. Die Spannung V2 gibt den Wert an, ab welchem beim Auftreten von Spannungsspitzen eine Begrenzung der Spannung erfolgen soll. V2 entspricht somit der Summe der Durchbruchspannungen der Zenerdioden 31, 32, ..., 3n welche keine parallel geschaltete Kapazität aufweisen. Der Clampingvorgang setzt somit ab Überschreiten der Spannung V2 ein. Da die Schaltung jedoch nicht schnell genug auf die kurzen Spannungsspitzen reagieren kann, erfolgt die tatsächliche Beschränkung auf den Wert der Spannung V1. Is the semiconductor switch 10 switched off, between collector C and emitter E (or auxiliary emitter E ') is a positive voltage Vce. Is the semiconductor switch 10 turned on, this voltage Vce goes back to (nearly) zero. The voltage Vce between collector C and emitter E (or auxiliary emitter E ') thus changes with the gate-emitter voltage Vge. The value of the voltage V1 gives the maximum permissible voltage Vce between collector C and emitter E (or auxiliary emitter E ') in the semiconductor switch 10 so that it is not destroyed. The voltage V2 indicates the value above which a limitation of the voltage should occur when voltage peaks occur. V2 thus corresponds to the sum of the breakdown voltages of the Zener diodes 31 . 32 , ..., 3n which have no parallel connected capacity. The clamping process thus begins when the voltage V2 is exceeded. However, since the circuit can not respond fast enough to the short voltage spikes, the actual limitation is to the value of voltage V1.

Im vorliegenden Beispiel tritt beim Ausschalten des Halbleiterschalters 10 jeweils eine Spannungsspitze der Spannung Vce zwischen Kollektor C und Emitter E (bzw. Hilfsemitter E‘) auf. Die Kapazität 40 lädt sich mit jedem Schaltvorgang des Halbleiterschalters 10 weiter auf. Da sich somit die Spannung Vc über der Kapazität 40 mit jedem Schaltvorgang des Halbleiterschalters 10 erhöht, können die Spannungsspitzen der Spannung Vce zwischen Kollektor C und Emitter E (bzw. Hilfsemitter E‘) immer höhere Werte, die größer sind als die Spannung V1, erreichen und schließlich den Halbleiterschalter 10 beschädigen oder zerstören. In the present example occurs when turning off the semiconductor switch 10 in each case a voltage peak of the voltage Vce between collector C and emitter E (or auxiliary emitter E '). The capacity 40 charges with each switching operation of the semiconductor switch 10 further on. Since thus the voltage Vc over the capacity 40 with each switching operation of the semiconductor switch 10 increases, the voltage peaks of the voltage Vce between collector C and emitter E (or auxiliary emitter E ') can always reach higher values, which are greater than the voltage V1, and finally the semiconductor switch 10 damage or destroy.

Damit die Spannung Vce zwischen Kollektor C und Emitter E (bzw. Hilfsemitter E‘) stets auf den Spannungswert V1 begrenzt wird, weist die in 3 dargestellte Schaltungsanordnung eine Entladeschaltung 80 auf. Die Entladeschaltung 80 ist zwischen Gate G und Hilfsemitter E‘ des Halbleiterschalters 10 geschaltet und ist dazu ausgebildet, den Kondensator 40 zu entladen und die Spannung Vc über dem Kondensator 40 somit im Wesentlichen konstant zu halten. Die Spannung Vc kann dabei zudem möglichst gering, z.B. nahe 20V, gehalten werden. Ein Wert von 20V entspricht beispielsweise dem Betrag der Spannung über der Entladeschaltung 80. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Spannung Vce zwischen Kollektor C und Emitter E (bzw. Hilfsemitter E‘) stets auf den Spannungswert V1 begrenz wird. Eine Beschädigung oder Zerstörung des Halbleiterschalters 10 kann somit vermieden werden. So that the voltage Vce between collector C and emitter E (or auxiliary emitter E ') is always limited to the voltage value V1, the in 3 shown circuit arrangement a discharge circuit 80 on. The discharge circuit 80 is between gate G and auxiliary emitter E 'of the semiconductor switch 10 switched and is adapted to the capacitor 40 to discharge and the voltage Vc across the capacitor 40 thus to keep substantially constant. The voltage Vc can also be kept as low as possible, for example near 20V. A value of 20V, for example, corresponds to the amount of voltage across the discharge circuit 80 , In this way it is achieved that the voltage Vce between collector C and emitter E (or auxiliary emitter E ') is always limited to the voltage value V1. Damage or destruction of the semiconductor switch 10 can thus be avoided.

Die Entladeschaltung 80 kann beispielsweise eine Reihenschaltung aus einer Diode 81 und einer Zenerdiode 82 aufweisen, wie in 3 dargestellt. Die Diode 81 ist dabei in Flussrichtung zu der Zenerspannung der Zenerdiode 82 geschaltet. Die Entladeschaltung 80 verhält sich dabei wie eine negative Spannungsquelle, welche ein Entladen der Kapazität 40 zur Folge hat. Die Diode 81 und die Zenerdiode 82 können dabei wie in 3 dargestellt als getrennte Bauteile realisiert werden. Es ist jedoch auch möglich, eine Suppressordiode 83, auch als TVS-Diode (transient voltage suppressor diode) oder Transildiode bezeichnet, vorzusehen. Eine Schaltungsanordnung in der die Entladeschaltung 80 eine Suppressordiode 83 aufweist ist beispielhaft in 5 dargestellt. Auch in dieser Ausführungsform wirkt die Entladeschaltung 80 wie eine negative Spannungsquelle. Die in 3 dargestellte Schaltungsanordnung weist einen Hilfsemitter E‘ auf. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schaltungsanordnung keinen Hilfsemitter E‘ aufweist. Ist kein Hilfsemitter E‘ vorhanden, kann der Emitter E mit dem zweiten Anschluss 21 verbunden und die Entladeschaltung 80 zwischen Emitter E und Gate G angeordnet sein. In 5 ist beispielhaft eine solche Schaltungsanordnung mit einem Halbleiterschalter 10 ohne Hilfsemitter E‘ dargestellt. The discharge circuit 80 For example, a series connection of a diode 81 and a zener diode 82 have, as in 3 shown. The diode 81 is in the flow direction to the zener voltage of the Zener diode 82 connected. The discharge circuit 80 behaves like a negative voltage source, which is a discharge of capacity 40 entails. The diode 81 and the zener diode 82 can do it like in 3 represented as separate components can be realized. However, it is also possible to have a suppressor diode 83 , also referred to as TVS diode (transient voltage suppressor diode) or Transildiode provided. A circuit arrangement in the discharge circuit 80 a suppressor diode 83 is exemplary in 5 shown. Also in this embodiment, the discharge circuit acts 80 like a negative voltage source. In the 3 illustrated circuitry has an auxiliary emitter E 'on. However, it is also possible that the circuit arrangement has no auxiliary emitter E '. If no auxiliary emitter E 'is present, the emitter E with the second port 21 connected and the discharge circuit 80 be arranged between emitter E and gate G. In 5 is an example of such a circuit arrangement with a semiconductor switch 10 shown without auxiliary emitter E '.

In 4 sind die resultierenden Spannungen in einer Schaltungsanordnung gemäß 3 oder 5 dargestellt. Die Gate-Emitter-Spannung Vge weist den bereits in Bezug auf 2 beschriebenen Verlauf auf. Die Spannung Vc über der Kapazität 40 weist bei jedem Ausschalten des Halbleiterschalters 10 eine Spannungsspitze auf. Eine dauerhafte Erhöhung der Spannung Vc wird jedoch durch die Entladeschaltung 80 verhindert. Die Spannung Vc geht nach jeder Spannungsspitze im Wesentlichen wieder auf einen Wert nahe der Spannung über der Entladeschaltung 80 zurück. Bei Verwendung einer Zenerdiode 82 mit einer Zenerspannung von 18V, geht die Spannung Vc über der Kapazität 40 beispielsweise auf etwa 20 V zurück. Bei Verwendung von Zenerdioden 82 mit anderen Zenerspannungen, kann die Spannung Vc über der Kapazität 40 entsprechend andere Spannungen annehmen. Da sich die Spannung Vc nicht dauerhaft erhöht wird erreicht, dass die Kollektor-Emitter-Spannung Vce (bzw. Spannung zwischen Kollektor C und Hilfsemitter E‘) immer auf den Wert der Spannung V1 begrenzt wird. In 4 are the resulting voltages in a circuit according to 3 or 5 shown. The gate-emitter voltage Vge already has reference to FIG 2 described course on. The voltage Vc across the capacity 40 indicates each time the semiconductor switch is turned off 10 a spike on. However, a permanent increase in the voltage Vc is due to the discharge circuit 80 prevented. The voltage Vc after each voltage spike is substantially restored to a value near the voltage across the discharge circuit 80 back. When using a zener diode 82 with a zener voltage of 18V, the voltage Vc goes above the capacity 40 for example, back to about 20V. When using Zener diodes 82 With other zener voltages, the voltage Vc may exceed the capacity 40 assume different voltages accordingly. Since the voltage Vc is not increased permanently, it is achieved that the collector-emitter voltage Vce (or voltage between collector C and auxiliary emitter E ') is always limited to the value of the voltage V1.

Claims

Circuit arrangement with a semiconductor switch ( 10 ) having a first load terminal (C), a second load terminal (E) and a control terminal (G); at least two zener diodes ( 31 . 32 . 3n ), a diode ( 50 ) and a first ohmic resistance ( 60 ), which are connected in series between the first load terminal (C) and the control terminal (G), wherein the diode ( 50 ) in the flux direction to the Zener voltages of the at least two Zener diodes ( 31 . 32 . 3n ) is switched; a capacity ( 40 ) parallel to one of the at least two zener diodes ( 31 . 32 . 3n ) is switched; and a discharge circuit ( 80 ) between the second load terminal (E) or an auxiliary emitter terminal (E ') of the semiconductor switch ( 10 ) and the control terminal (G) is connected and which is adapted to a voltage (Vc) above the capacity ( 40 ) to be kept substantially constant.

Circuit arrangement according to claim 1, wherein the discharge circuit ( 80 ) a diode ( 81 ) and a zener diode ( 82 ) has in series between the second load terminal (E) or the auxiliary emitter terminal (E ') of the semiconductor switch ( 10 ) and the control terminal (G) are connected, wherein the diode ( 81 ) in the flow direction to the zener voltage of the zener diode ( 82 ) is switched.

Circuit arrangement according to claim 2, wherein the discharge circuit ( 80 ) a suppressor diode ( 83 ) having.

Circuit arrangement according to one of the preceding claims, wherein the semiconductor switch ( 10 ) has a MOSFET or an IGBT.