DE2451477C3 - Anordnung zur Unterdrückung von Spannungsspitzen an schaltenden Transistoren - Google Patents

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Anordnung zur Unterdrückung von Spannungsspitzen an einem eine Gleichspannung an eine induktive Last schaltenden und einseitig mit dieser verbundenen Transistor, mit einer parallel zur Schaltstrecke des Transistors liegenden Reihenschaltung, bestehend aus einer in Richtung des Betriebsstromes gepolten Diode mit einem Kondensator, und mit einem an den Verbindungspunkt von Diode und Kondensator angeschlossenen, steuerbaren Entladekreis für den Kondensator, der die Rücklieferung der im Kondensator gespeicherten Energie in den die induktive Last enthaltenen Gleichspannungskreis ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladekreis einen synchion mit dem Transistor (Si) gesteuerten Schalter (S 2) enthält, über den der Verbindungspunkt mit dem nicht mit dem Transistor verbünde- nen Ende der induktiven Last ^verbindbar ist

   Es ist bekannt, daß bei Abschaltung einer Induktivität von einer Stromquelle die gespeicherte magnetische Energie in irgend einer Weise abgebaut werden muß, um eine Zerstörung eines Schalters, insbesondere eines Transistorschalters durch schädliche Rückwirkung dieser magnetischen Energie, z. B. in Form einer Überspannung, zu verhindern. Zu diesem Zwecke werden entsprechende schaltungstechnische Vorkehrungen (Schutzbeschaltungen) getroffen. So werden bei bekannten Schaltungen zum Abbau der gespeicherten magnetischen Energie Freilauf-Dioden, oder, bei größeren Leistungen derartiger Schaltungen, zusätzlich noch Kondensator und Widerstand verwendet, wobei dann in den Widerständen elektrische Energie aus dem Kondensator in nicht selten unerwünschte bzw. störende Wärme umgesetzt wird. Beispiele derartiger bekannter sogenannter Freilaufschaltungen sind in den F i g. 1 und 2 schematisch dargestellt.

   Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs. Eine solche Anordnung ist in der DE-OS 19 56 143 beschrieben. Bei dieser Schaltung zur Unterdrückung von Spannungsspitzen an Transistoren besteht der Entladestromkreis aus einer Reihenschaltung von Versorgungsbatterie und einem induktiven Verbraucher, bei der der Entladevorgang des Kondensators mittels eines Hilfstransistors, dessen Kollektor-Emitterstrecke in Reihe mit der Primärwicklung des zugehörigen Übertragers und der Versorgungsbatterie den Entladestromkreis bildet, gesteuert wird.

   Bei diesem bekannten Netzgerät dient ein Transistor als Schalter, der periodisch ein- und ausgeschaltet wird. Während der Stromflußzeit des Transistors steigt der Strom in der induktiven Last, beispielsweise einer Primärspule eines Transformators, zeitlinear an; mit

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   55 dem Sperren des Transistors wird die Diode leitend und die zuvor in der induktiven Last gespeicherte Energie wird an den Speicherkondensator abgegeben.

   Diese Energie wird anschließend über den Hilfstransistor nutzbringend in den Gleichspannungskreis mit der Versorgungsbatterie und der Primärwicklung des Übertragers zurückgeliefert, so daß keine zu große Verlustwärme oder zu großer Energiebedarf auftritt.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vereinfachte Schutzbeschaltung von Schalttransistoren für die Verwendung beim Schalten induktiver Lasten zu schaffen, bei der ebenfalls eine Energie-Rücklieferung stattfindet.

   Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch gekennzeichneten Merkmale gelöst

   Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung liegen sowohl in ihrer Einfachheit als auch in der Tatsache der unmittelbaren, vollständigen Energierücklieferung ausschließlich an die zu speisende induktive Last

   Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

   F i g. 1 eine Prinzipschaltung einer bekannten Schutzbeschaltung mit einer Freilaufdiode;

   F i g. 2 eine Prinzipschaltung einer bekannten Schutzbeschaltung mit zusätzlichem Widerstand und Kondensator, und

   F i g. 3 eine Prinzipschaltung einer Schutzbeschaltung der Erfindung.

   Grundsätzlich kann die erfindungsgemäße Schutzbeschaltung, wie aus der Prinzipschaltung F i g. 3 ersichtlich ist als »gesteuerte Freilaufschaltung für geschaltete Induktivitäten« bezeichnet werden. Wenn die bekannten Schutzbeschaltungen gemäß F i g. 1 und 2 auf dem Prinzip der Umwandlung von magnetischer Energie in Wärme beruhen, so wird demgegenüber bei der erfindungsgemäßen gesteuerten Freilaufschaltung gemäß F i g. 3 die magnetische Energie als elektrische Spannung zwischengespeichert und im nächsten Schaltzyklus, bei welchem beide Transistorschalter synchron betätigt werden, wieder zum Aufbau des Magnetfeldes bereitgestellt.

   Nachfolgend wird die Funktion der erfindungsgemäßen Schutzbeschaltung (F i g. 3) erläutert:

   Sind die gesteuerten Schalter — vorzugsweise Transistoren — 51 und S 2 geschlossen, wird die Spule L1 über Dl₁Ll und 51 bestromt. Werden die Schalter 51 und 52 nun im Strommaximum geöifnet, schließt sich der Stromkreis über Dl, LX, Dl, CX und der Stromquelle. Dabei wird CX aufgeladen. Bei entsprechender Dimensionierung lädt sich Cl auf die Spannung Uc \ > U durch das sich abbauende magnetische Feld von LX auf. Wenn 51 und 52 wieder eingeschaltet werden, schließt sich der Stromkreis über C1, 5 2, L X und 51. Die Dioden D1 und D 2 sind jetzt gesperrt. C X kann sich auf die Spannung Uc 1 = U-Ud 1 entladen und dabei das Magnetfeld wieder aufbauen.

   Diese Schaltung hat den Vorteil, daß an den Schaltern eine definierte Öffnungsspannung liegt, ohne daß die magnetische Energie in Verlustwärme umgewandelt werden muß.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen