DE2650673C2

DE2650673C2 -

Info

Publication number: DE2650673C2
Application number: DE19762650673
Authority: DE
Inventors: Andreas Prof. Dr.-Ing.Habil. 7000 Stuttgart De Boehringer
Original assignee: Thyssen Industrie AG
Current assignee: ThyssenKrupp Technologies AG
Priority date: 1976-11-05
Filing date: 1976-11-05
Publication date: 1989-12-14
Also published as: DE2650673A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung ohne prinzipbedingte Verluste zur Entlastung elektrischer oder elektronischer Ein wegschalter von ihrer Verlustleistungsbeanspruchung beim Aus schalten, welche die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruches 1 aufweist.

Eine derartige Einrichtung ist Gegenstand des Hauptpatentes, in dem vorgeschlagen ist, die beiden Hauptstromelektroden des Einwegschalters so in die Schaltungsanordnung zu legen, daß beim Abschalten das über den Hinwegschalter fließenden Stromes ihr elektrisches Potential gegenüber dem zuvor speisenden elek trischen System sich erheblich verändert bzw. weitgehend beibe halten wird.

Die Erfindung bezweckt, die Lösung gemäß dem Hauptpatent dahin gehend auszugestalten, daß ihre Einsatzmöglichkeiten erweitert werden.

Diese Aufgabe löst eine Einrichtung gemäß Anspruch 1, weil sie nicht nur eine Entlastung von Einwegschaltern von ihrer Verlust leistungsbeanspruchung beim Ausschalten ergibt, sondern auch universell einsetzbar ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Lösung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Im folgenden ist die Erfindung anhand verschiedener Ausführungs beispiele unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen darge stellten Schaltbilder im einzelnen erläutert.

Elektrische oder elektronische, unidirektional stromdurchflosse ne Schalter werden auf sehr zahlreichen Gebieten der Elektro technik eingesetzt. Sie besitzen zwei Hauptstromanschlüsse und eine Vorrichtung, mit deren Hilfe sie vom leitenden in den sperrenden Zustand und zurück versetzt werden können. Ein Fluß des Hauptstromes ist betriebsmäßig nur in einer Richtung, näm lich von der Hauptstromelektrode E (Eingang) zur Hauptstrom elektrode A (Ausgang) vorgesehen. Aus dieser betriebsmäßigen Beschränkung auf eine Stromflußrichtung resultiert die Bezeich nung unidirektional stromdurchflossener Schalter. lm leitenden Zustand setzen solche Schalter einem von der Elektrode H zur Elektrode A fließenden Strom I nahezu keinen Widerstand ent gegen. In diesem leitenden Zustand α ist infolgedessen die am Schalter liegende Spannung nahezu Null. Umgekehrt setzt der unidirektional stromdurchflossene Schalter einem von der Elek trode E zur Elektrode A fließenden Strom im sperrenden Zustand einen sehr hohen Widerstand entgegen. In diesem sperrenden Zu stand β ist infolgedessen dieser Strom auch dann nahezu Null, wenn zwischen den Elektroden E und A eine erhebliche Spannung anliegt. Beispiele für derartige elektrische oder elektro nische, unidirektional stromdurchflossene Schalter sind ab schaltbare Thyristoren (Gate-turn-off-Thyristoren), als Schal ter betriebene bipolare Transistoren, als Schalter betriebene Unipolartransistoren (Feldeffekttransistoren) sowie im unidi rektionalen Betrieb eingesetzte Schalter mit mechanischer Kon taktgabe. Aus wirtschaftlichcn Gründen ist man bestrebt, die thermische Beanspruchung solcher Schalter möglichst gering zu halten. Zum einen geschieht dies dadurch, daß man die Zustände α (Schalter ist leitend) und β (Schalter ist gesperrt) mög lichst ideal realisiert, derart, daß im Zustand α die Spannung am Schalter und im Zustand β der Strom durch den Schalter je weils ihre kleinstmöglichen Werte annehmen, um auf diese Weise zu erreichen, daß das Produkt U · I, welches die im Schalter in Wärme umgesetzte Verlustleistung repräsentiert, so gering wie möglich wird. Beim Übergang vom Zustand α in den Zustand β und umgekehrt erfährt der unidirektional stromdurchflossene Schal ter aber ohne zusätzliche Vorkehrungen gleichzeitig eine nen nenswerte Strom- und Spannungsbelastung, was während dieses Übergangs erhebliche momentane Verlustleistungen zur Folge hat. Zum anderen ist man daher bestrebt, diese Übergänge vom Zustand in den Zustand β und umgekehrt außerordentlich rasch vorzu nehmen, damit die Verlustenergie je Umschaltvorgang so gering wie möglich wird.

Aber auch bei hoher Umschaltgeschwindigkeit und damit kurzer Übergangszeit von einem in den anderen Schaltzustand ist die gleichzeitige Beanspruchung des Schalters mit erheblichen Wer ten von Strom und Spannung unerwünscht. Dies sowohl wegen der dabei verlorengehenden Nutzenergie als auch wegen der dabei auftretenden elektrischen Beanspruchung der unidirektional stromdurchflossenen Schalter, welche häufig die entscheidende Grenze für deren Belastbarkeit darstellt. Dies gilt insbeson dere für den Abschaltvorgang des unidirektional stromdurch flossenen Schalters, d. h. den Übergang vom leitenden Zustand α in den sperrenden Zustand β.

Diese Ausführungen seien an einem Beispiel verdeutlicht. Fig. 1 zeigt eine bekannte Anordnung, bei welcher ein gemischt ohmisch-induk tiver Verbraucher (1) unter Zwischenschaltung eines unidirek tional stromdurchflossenen Schalters (2) - welcher hier bei spielhaft als npn-Transistor ausgeführt ist - aus einer Gleich spannungsquellc (3) gespeist wird. Damit der Strom durch den Verbraucher auch dann weiterfließen kann, wenn ihm der Weg durch den Schalter (2) versperrt ist, weil sich dieser im sperrenden Zustand β befindet, ist dem Verbraucherzweipol eine Freilaufdiode (4) antiparallel geschaltet. Wird der unidirek tional stromdurchflossene Schalter (2) in Fig. 1 nun vom lei tenden Zustand α in den gesperrten Zustand β versetzt (beim beispielhaft angenommenen Transistor dadurch, daß dessen Basis strom verringert wird), so wächst der zwischen den beiden Hauptstromelektroden E und A wirksame Widerstand von einem zu nächst sehr geringen auf einen sehr hohen Wert an. Während die ses sehr rasch ablaufenden Vorganges ändert der Strom durch den Verbraucherzweipol (1) aufgrund der dort enthaltenen Dros sel seine Größe praktisch nicht. Infolgedessen steigt die Spannung zwischen den Hauptstromelektroden E und A des Schal ters (2) von einem zunächst sehr kleinen auf immer höhere Wer te an. Erst wenn die Spannung U zwischen den Hauptstromelek troden des Schalters (2) so groß geworden ist wie die Summe der Quellenspannung U ₀ und der Schleusenspannung der Freilauf diode (4), beginnt der Strom durch den Verbraucherzweipol über diese Diode zu fließen, und erst wenn dieser Zustand erreicht ist, geht der Strom durch den Schalter (2) auf einen sehr ge ringen Wert zurück. Dies geschieht nicht schlagartig, sondern aufgrund stets vorhandener Schaltungsinduktivitäten ebenfalls in einer endlichen Zeitspanne.

Die beschriebenen zeitlichen Verläufe des Stromes I durch den unidirektional stromdurchflossenen Schalter (2) und der Span nung U zwischen seinen beiden Hauptstromelektroden sind in Fig. 2 dargestellt. Aus diesen zeitlichen Verläufen U(t) und I(t) bestimmt sich in einfacher Weise das Produkt U(t) · I(t), welches in Fig. 2 ebenfalls dargestellt ist. Man erkennt deut lich die bereits beschriebene hohe Verlustleistungsspitze im unidirektional stromdurchflossenen Schalter (2) beim Abschal ten desselben.

Um diese Verlustleistungsspitze zu verringern, ist es erforder lich, den Strom durch den unidirektional stromdurchflossenen Schalter (2) bereits auf unschädliche Werte zurückzunehmen, bevor die Spannung zwischen seinen Hauptstromelektroden auf erhebliche Werte angestiegen ist.

Dazu ist es üblich, zwischen den beiden Hauptstromelektroden des unidirektional stromdurchflossenen Schalters (2) einen Kondensator-Dioden-Nebenweg vorzusehen, welcher beim Ausschal ten des Schalters (2) den bis dahin durch diesen geflossenen Strom übernimmt und die dabei aufgenommene Ladung beim nächsten Einschalten dieses unidirektional stromdurchflossenen Schal ters (2) über diesen und zwischengeschaltete Ohmwiderstände wiedcr abgibt.

Fig. 3 zeigt die Anordnung nach Fig. 1 nach Erweiterung um ein derartiges, bekanntes Entlastungsnetzwerk, bestehend aus dem Kondensator C, der Diode D und dem Entladewiderstand R. War in dieser Anordnung der Schalter (2) zunächst längere Zeit einge schaltet und der Kondensator C infolgedessen auf die Spannung u _C = 0 entladen und wird dann der unidirektional stromdurch flossene Schalter (2) vom leitenden Zustand α in den sperrenden Zustand β versetzt, so beginnt der Strom durch den Verbraucher zweipol vom Schalter (2) auf den durch die Diode D und den Kon densator C gebildeten Nebenweg überzuwechseln, sobald die Span nung U zwischen den Hauptstromelektroden des Schalters (2) den Wert der Schleusenspannung der Diode D erreicht hat. Bei genügend großer Kapazität des Kondensators C ist der Strom durch den Schalter (2) dann bereits auf unerhebliche Werte ab gesunken, bevor die Spannung am Kondensator und damit auch jene zwischen den Hauptstromelektroden des unidirektional stromdurchflossenen Schalters (2) einen nennenswerten Betrag angenommen haben. Die zeitlichen Verläufe des Stromes I durch den Schalter (2) und der Spannung U zwischen seinen beiden Hauptstromelektroden sowie des Stromes i _C durch den Konden sator C sind in Fig. 4 dargestellt. Aus den zeitlichen Verläufen U(t) sowie I(t) bestimmt sich in einfacher Weise das Produkt U(t) · I(t), welches in Fig. 4 ebenfalls aufgetragen ist. Man erkennt, daß der gewünschte Effekt erreicht, d. h. die kritische Verlustleistungsspitze beim Ausschalten enthalten ist.

Entlastungsnetzwerke dieser Art werden in den deutschen Aus legeschriften DE-AS 11 69 517 und DE-AS 11 68 962 angegeben. Die in der DE-AS 11 69 517 parallel zu den Hauptstromklemmen des unidirektional stromdurchflossenen Schal ters (dort als Transistor ausgebildet) geschaltete Anordnung stellt eine sogenannte RCD-Ausschaltentlastung dar, deren Aus führung und Funktion vorstehend bereits beschrieben ist.

Die DE-AS 11 68 962 betrifft eine Schaltungsan ordnung zur Vermeidung der Stromüberlastung eines Schalttran sistors. Dazu ist in Reihe zum Schalttransistor ein Schutz schalter geschaltet. Parallel zu den Hauptstromklemmen des Schutzschalters liegt eine Diode und ein Kondensator. Letzterer ist zunächst durch einen parallel geschalteten Widerstand völ lig entladen. Bei Überstrom wird der Schutzschalter gesperrt, so daß der zuvor über diesen geflossene Strom auf den Dioden- Kondensator-Parallelzweig überwechselt. Damit wird der Konden sator aufgeladen und der Stromfluß nach einer gewissen Zeit unterbunden.

Für eine ordnungsgemäße Funktion dieser Einrichtung muß der Kondensator anschließend über den vorgenannten Widerstand wieder völlig entladen werden.

Die genannte Anordnung, bestehend aus einer Diode, einem Kon densator und einem Widerstand stellt in Bezug auf den Schutz schalter wiederum eine sogenannte RCD-Ausschaltentlastung dar.

Entlastungsanordnungen dieser Art weisen jedoch einen gravieren den Nachteil auf. Die dem Dioden-Kondensator-Nebenzweig während des Ausschaltvor gangs zugeführte elektrische Energie wird im Anschluß an das nächste Wiedereinschalten des unidirektional stromdurchflosse nen Schalters (2) zur Vorbereitung der Entlastung beim folgen den Wiederausschalten in ohmsche Verluste umgesetzt. Bei hohen Umschaltzahlen je Zeiteinheit treten infolgedessen beträchtli che Energieverluste und unerwünschte Erhitzungserscheinungen auf und der von der Umladung des Entlastungskondensators nach dem Wiedereinschalten des Schalters (2) beanspruchte Ohmwider stand muß für hohe Belastung ausgelegt werden.

Beim Bemühen diese Nachteile zu vermeiden stößt man auf die An ordnung gemäß deutscher Auslegeschrift DE-AS 10 43 474, welche zunächst den Eindruck vermittelt, als ob es sich hier um eine Ausschalt-Entlastungsanordnung ohne prinzipbedingte Verluste handelt. In dieser Anordnung wird ein Gleichstromverbraucher mit induk tivem Verhalten über einen periodisch betätigten Schalter mit variabler Leistung versorgt.

Parallel zum Verbraucher ist ein Kondensator und eine Diode geschaltet, wobei die Polung der Diode so gewählt ist, daß beim Öffnen des Schalters der Kondensator als dynamisch eingeprägte Spannungsquelle wirkt und damit der Strom durch den Verbraucher über den durch den Kondensator und die Diode gebildeten Pfad weiterfließen kann. Der Schalter öffnet demzufolge weitgehend stromlos, die genannte Schaltungsanordnung stellt also eine sogenannte Ausschaltentlastung für diesen Schalter dar.

Bei näherer Betrachtung stellt man jedoch fest, daß diese Schal tung keinen Pfad enthält, in welchem der zuvor durch den Schal ter geflossene Strom nach erfolgter Abschaltung kontinuierlich weiterfließen kann. Dies hat grundsätzlich zur Folge, daß die Kapazität des Kondensators (wie in DE-AS 10 43 474 auch angege ben) sehr groß gewählt werden muß, weil sich seine Speicherla dung im Schaltzustand "Aus" voll um jene Ladung verändern muß, welche im Anschluß an das Ausschalten des Schalters aus dem Verbraucher austritt. Die Kapazität des Kondensators ist also für jenen Betriebszu stand zu dimensionieren, bei welchem der Schaltzustand "Aus" längere Zeit andauert und wird infolgedessen, wie bereits er wähnt, sehr groß. Dies hat wiederum zur Folge, daß die am Ver braucher liegende Spannung im Anschluß an ein Ausschalten des Schalters zunächst unverändert bleibt und infolgedessen der Verbraucherstrom nicht wie in der modernen Technik üblicher weise erwünscht, sehr rasch, sondern nur recht langsam verän dert werden kann. Außerdem wird bei dem hier erforderlichen, sehr großen Kondensator die zusätzliche mittlere Strombela stung, welche der Schalter im Anschluß an sein neuerliches Ein schalten durch die dann erfolgende Wiederaufladung des Konden sators erfährt, in unwirtschaftlichem Ausmaß erhöht. Schließ lich handelt es sich bei dieser Anordnung aber auch gar nicht um eine Ausschaltentlastung ohne prinzipbedingte Verluste, weil bei ideal angenommener Diode und Strombegrenzungsdrossel sich der Strom durch letztere unbegrenzt vergrößert. Eine solche uferlose Erhöhung wird in der Anordnung gemäß DE-AS 10 43 474 durch den Eigenwiderstand des "Strombegrenzungsmittels" sowie die Schleusenspannung der Diode und damit keineswegs ohne prin zipbedingte Verluste limitiert. Diese Verluste würden bei den heute erwünschten, hohen Umschaltfrequenzen sogar außerordent lich groß ausfallen.

Diese Nachteile werden von den Anordnungen gemäß den deutschen Patentschriften 26 39 589 und 26 49 385 vermieden. Zu deren Funktion ist jedoch üblicherweise unter Zuhilfenahme aktiver und/oder passiver elektrischer und/oder elektronischer Bauelemente ein zusätzlicher Schaltungspunkt zu bilden, der sogenannte Schaltungspunkt mit halbem Sperrspannungspotential, welcher gegenüber jener Hauptstromelektrode des unidirektional strom durchflossenen Schalters, die beim Abschalten des über diesen Schalter fließenden Stromes ihr elektrisches Potential gegen über dem anschließend die Sperrspannungsbeanspruchung des Einwegschalters bestimmenden System weitgehend bei behält und deshalb als Schalterelektrode mit konstantem Poten tial bezeichnet wird, eine Spannung aufweist, welche halb so groß ist wie die Sperrspannung, welche die verbleibende Haupt stromelektrode dieses Schalters, die denn als Schalterelektro de mit springendem Potential zu bezeichnen ist, gegenüber der Hauptstromelektrode mit konstantem Potential nach Abschluß eines Abschaltvorgangs dieses unidirektional stromdurchflosse nen Schalters annimmt. Auf die Bildung eines zusätzlichen Schaltungspunkts mit halbem Sperrspannungspotential kann ver zichtet werden, wenn ein durch dessen beschriebene Eigenschaft gekennzeichneter Schaltungspunkt in der ursprünglichen Ge samtschaltung, in welcher der unidirektional stromdurchflosse ne Schalter eingesetzt ist, z. B. in Form des Mittelabgriffs einer Batterie, bereits vorhanden ist. Andererseits bedeutet die Erfordernis der Bildung eines Schaltungspunkts mit halbem Sperrspannungspotential einen geringen Aufwand in Gesamtschal tungen, in denen elektrische oder elektronische, unidirek tional stromdurchflossene Schalter paarweise eingesetzt sind derart, daß bei der einen Hälfte jene Hauptstromelektroden der Schalter, durch welche der Strom in diese eintritt - die so genannten Eingangselektroden -, als Schalterelektroden mit springendem Potential betrieben werden und daß bei der anderen Hälfte jene Hauptstromelektroden der Schalter, durch welche der Strom aus diesen austritt - die sogenannten Ausgangselek troden -, als Schalterelektroden mit springendem Potential be trieben werden. Dann kann nämlich der Punkt mit halbem Sperr spannungspotential in sehr einfacher und verlustfreier Weise durch einen kapazitiven Spannungsteiler zwischen jenen Schal tungspunkten gebildet werden, an welche die Schalterelektroden mit konstantem Potential von je einer Hälfte der unidirektio nal stromdurchflossenen Schalter angeschlossen sind. Schließ lich kann auf die Bildung bzw. Nutzung dieses Schaltungspunkts mit halbem Sperrspannungspotential ganz verzichtet werden in Gesamtschaltungen, in denen die elektrischen oder elektroni schen, unidirektional stromdurchflossenen Einwegschalter in der beschriebenen Art paarweise eingesetzt sind und außerdem so betrieben werden, daß jeweils ein Schalter aus der einen Hälfte gleichzeitig mit einem Schalter aus der anderen Hälfte eingeschaltet ist und die beiden Entlastungsnetzwerke dieser beiden Schalter geeignet miteinander verbunden werden. Im allgemeinen, sehr häufig auftretenden Fall der verlustfreien Entlastung elektrischer oder elektronischer, unidirektional stromdurchflossener Schalter von ihrer Verlustleistungsbean spruchung beim Ausschalten bleibt jedoch bei den ansonsten sehr vorteilhaften Erfindungen gemäß den deutschen Patentschriften 26 39 589 und 26 49 385 der Bedarf nach dem beschriebenen Schaltungs punkt mit halbem Sperrspannungspotential bestehen, woraus ein nicht unerheblicher Aufwand resultiert, insbesondere dann, wenn bei der Bildung dieses Schaltungspunkts prinzipbedingte Verlu ste vermieden werden sollen.

Beim Versuch, den dort genannten Punkt Q mit halbem Sperrspan nungspotential über einen kapazitiven Spannungsteiler zu bil den, muß beachtet werden, daß diesem Punkt im allgemeinen Fall entweder fortlaufend Ladung entnommen oder solche zugeführt werden muß, wenn er sein Potential nicht unerwünscht verän dern soll. Wenn diese Ladungszufuhr oder Ladungsentnahme über Ohmwiderstände herbeigeführt wird, so hat dies erhebliche Verluste an elektrischer Energie zur Folge, welche den Wir kungsgrad damit ausgerüsteter Geräte erheblich verschlechtern. In den deutschen Patentschriften 26 39 589 und 26 49 385 ist deshalb vorgesehen, die genannte Ladungszufuhr oder Ladungsentnahme über einen praktisch verlustfrei arbeitenden, sogenannten Mittelpunktsbildner (vgl. die dortigen Fig. 17 und 18) zu bewirken. Obwohl es sich dabei um sehr einfache und speziell dieser Verwendung angepaßte Einrichtungen handelt, ist der dafür erforderliche Aufwand immer noch so groß, daß er einem wirtschaftlichen Einsatz damit ausgerüsteter Schaltungen hin dernd im Wege stand.

Die Erfindung gemäß dem Hauptpatent 26 41 185, zu dem die vorliegende Zusatzanmeldung gehört, vermag diese Problematik zu lösen. In diesem Hauptpatent ist eine Entlastungsgrund schaltung beschrieben, welche die verlustfreie Entlastung elektrischer oder elektronischer, unidirektional stromdurch flossener Schalter von ihrer Verlustleistungsbeanspruchung beim Ausschalten ohne Zuhilfenahme eines sogenannten Punkts mit halbem Sperrspannungspotential bewerkstelligt und in verschiedenen Ausführungsvarianten, welche allein durch Ein sparung von Bauelementen aus ihr hervorgehen, die Realisie rung weiterer, für zahlreiche Einsatzfälle sehr positiver Eigenschaften erlaubt.

Bei diesen weiteren, sehr positiven Eigenschaften handelt es sich vornehmlich um folgende:

Zum ersten besteht die Möglichkeit, dabei zwischen den beiden Hauptstromelektroden des unidirektional stromdurchflossenen Schalters einen Teilentlastungspfad auszubilden, welcher nur über eine Diode und einen, zu Beginn des Ausschaltvorganges völlig entladenen Kondensator führt. Dieser Teilentlastungs pfad kann deshalb sehr kurz und damit auch extrem indukti vitätsarm ausgeführt werden, was für die Funktion des Ent lastungsnetzwerks insbesondere zu Beginn des Ausschaltvor gangs sehr wichtig ist. Einen Teilentlastungspfad in dieser besonders günstigen Weise zu realisieren, ist bei den Anord nungen gemäß den deutschen Patentschriften 26 39 589 und 26 49 385 dagegen nicht möglich.

Zum zweiten ist es bei der Erfindung gemäß dem Hauptpatent möglich, die Funktion des Ausschaltentlastungsnetzwerks auch bis zu sehr kleinen Strömen herab sicherzustellen. Auch dies ist bei den Anordnungen gemäß den deutschen Patentschriften 26 39 589 und 26 49 385 nicht möglich. Dort wird nämlich bei sehr kleinen Strömen durch den Verbraucher der dortige Ausschalt entlastungskondensator im Anschluß an das Ausschalten des unidirektional stromdurchflossenen Schalters insbesondere bei kurzen Ausschaltintervallen nicht mehr völlig entladen. In solchen Fällen wird dann beim anschließenden Wiederein schalten dieses Schalters der Kondensator nicht mehr auf die volle Spannung U ₀ aufgeladen. Dies hat zur Folge, daß beim nächstfolgenden Ausschalten des unidirektional stromdurch flossenen Schalters die Wirkung des Ausschaltentlastungsnetz werks zumindest teilweise entfällt, weil dann die Spannung zwischen den Hauptstromelektroden des Schalters zu Beginn von dessen Ausschalten nicht - wie gewünscht stetig - son dern sprunghaft anwächst, womit eine erhebliche Verlustlei stungsbeanspruchung dieses Schalters einhergehen kann. Bei der Erfindung gemäß dem Hauptpatent ist es dagegen möglich, das Ausschaltentlastungsnetzwerk insgesamt so auszuformen, daß der vorstehend beschriebene, recht nachteilige Effekt vermieden wird.

Zum dritten ist es bei der Erfindung gemäß dem Hauptpatent möglich, ein besonders günstiges Verhältnis von sogenannter Umschwing ladung zu sogenannter Ausschaltentlastungsladung zu erzielen. Den zwischen den Hauptstromelektroden des unidirektional stromdurchflossenen Schalters eingefügten Ausschaltentlastungs pfaden fließt während eines Ausschaltentlastungsvorgangs eine bestimmte Menge elektrischer Ladung, die sogenannte Ausschalt entlastungsladung zu. Wenn dann im Anschluß an das folgende Einschalten dieses Schalters dessen Ausschaltentlastungsnetz werk wieder auf ein neuerliches Ausschalten vorbereitet wird, fließt währenddessen über den Schalter eine bestimmte Menge elektrischer Ladung, die sogenannte Umschwingladung, durch welche der unidirektional stromdurchflossene Schalter zusätz lich belastet wird. Das Verhalten der Umschwingladung zur zugehörigen Ausschalt entlastungsladung sollte im Hinblick auf die Beanspruchung des unidirektional stromdurchflossenen Schalters möglichst klein sein. Bei den Ausschaltentlastungsnetzwerken gemäß den deutschen Patentschriften 26 39 589 und 26 49 385 weist dieses Ver hältnis den Wert 1 auf. Bei der Erfindung gemäß dem Hauptpatent ist es dagegen möglich, das Ausschaltentlastungsnetzwerk insgesamt so auszuformen, daß das Verhältnis der Umschwingladung zur zugehörigen Ausschalt entlastungsladung nur den Wert 0,5 annimmt. Die zusätzliche Belastung, welche der unidirektional stromdurchflossene Schal ter beim Umschwingen seines Ausschaltentlastungsnetzwerks er fährt, ist dann also um den Faktor 2 geringer.

Die Erfindung gemäß dem Hauptpatent basiert auf der Erkenntnis, daß ein zwischen den beiden Hauptstromelektroden des zu ent lastenden, unidirektional stromdurchflossenen Schalters wirk samer Ausschaltentlastungspfad in Reihenschaltung angeordnet

· mindestens einen Kondensator enthalten muß,
· mindestens eine Diode aufweisen muß, welche so gepolt sein muß, daß der vor dem Ausschalten des unidirektional stromdurchflossenen Schalters über diesen geflossene Strom beim Ausschalten des Schalters in den Ausschalt entlastungspfad überwechseln kann,
· keine Drosseln oder nennenswerten Schaltungsinduktivi täten enthalten darf,
· keine diskreten Ohmwiderstände oder erheblichen Leitungs widerstände enthalten darf,
· jedoch grundsätzlich eine beliebige Anzahl von Gleich spannungsquellen und Kondensatoren aufweisen darf, sofern durch eine geeignete Ladung des oder der Kondensatoren sichergestellt ist, daß der während des Ausschaltens des unidirektional stromdurchflossenen Schalters in diesen Ausschaltentlastungspfad überwechselnde Strom dort zu Be ginn dieses Vorgangs mit Ausnahme von Dioden-Schleusenspan nungen keine resultierende Gesamt-Gegenspannung vorfindet.

Die hierauf basierende, grundsätzliche Lösung der technischen Aufgabe besteht darin, daß zwischen den genannten Haupt stromelektroden des unidirektional stromdurchflossenen Schalters einer oder mehrere solcher Ausschaltentlastungspfade ausgebil det werden, welche insgesamt mindestens zwei Kondensatoren ent halten und daß zwischen diesen Kondensatoren oder über einzelne Kondensatoren hinweg durch die Einfügung von in Serie angeord neten Drosseln und Dioden Verbindungspfade hergestellt werden, welche über den unidirektional stromdurchflossenen Schalter führen und bewirken, daß im Anschluß an ein auf einen Ausschalt vorgang folgendes Einschalten des unidirektional stromdurch flossenen Schalters eine Umladung der Kondensatoren derart er folgt, daß nach Abschluß dieses Umladevorgangs die Kondensatoren derart geladen sind, daß der während des folgenden Ausschal tens des unidirektional stromdurchflossenen Schalters in den betroffenen Ausschaltentlastungspfad überwechselnde Strom dort zu Beginn dieses Vorgangs mit Ausnahme von Dioden-Schleu senspannungen keine resultierende Gesamt-Gegenspannung vor findet.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der Fig. 1 bis 11 näher erläutert. Davon beschreiben die Fig. 1 bis 4 den Stand der Technik. In Fig. 5a ist ein gleichfalls bekannter, sogenannter Hochsetzsteller dargestellt, an welchem anschlie ßend die Funktionen der Ausschaltentlastungseinrichtungen ge mäß dem Hauptpatent demonstriert werden sollen. Dazu ist dieser Hochsetzsteller in Fig. 5b zunächst mit einer weiteren Haupt stromdiode versehen und damit die Voraussetzung dafür geschaffen, daß dieser anschließend auch mit Ausschaltentlastungsnetzwer ken versehen werden kann, welche insgesamt vier äußere An schlußpunkte aufweisen In Fig. 5c ist dann eine solche Ausbildungsform des Ausschaltentlastungsnetzwerks gemäß dem Hauptpatent dargestellt, welche insgesamt vier äußere Anschlußpunkte aufweist (sogenannte Vierpolent lastungsnetzwerke).

Die Fig. 6 bis 9 enthalten Ausbildungsformen der erfin dungsgemäßen Ausschalt-Entlastungsnetzwerke mit lediglich drei äußeren Anschlußpunkten (sogenannte Dreipolentlastungs netzwerke). Fig. 10 stellt eine weitere Ausbildungsform der Einrichtung gemäß dem Hauptpatent vor, welche nur noch über zwei äußere Anschlußpunkte verfügt (sogenanntes Zweipolent lastungsnetzwerk). Schließlich ist in Fig. 11 eine Anordnung dargestellt, in welcher eine Ausbildungsform der erfindungs gemäßen Einrichtung mit drei äußeren Anschlußpunkten gemeinsam mit einer Ausbildungsform der Einrichtung gemäß dem Hauptpa tent mit nur zwei äußeren Anschlußpunkten an ein- und demselben unidirektional stromdurchflossenen Schalter eingesetzt ist.

Im einzelnen zeigt Fig. 1 einen Tiefsetzsteller, bei welchem ein gemischt ohmisch-induktiver Verbraucher unter Zwischen schaltung eines unidirektional stromdurchflossenen Schalters aus einer Gleichspannungsquelle gespeist wird.

Fig. 2 zeigt den Verlauf des Stromes I(t) durch den unidirek tional stromdurchflossenen Schalter und der Spannung U(t) zwi schen seinen Hauptstromelektroden sowie die im Schalter auf tretende Verlustleistung U(t) · I(t).

Fig. 3 zeigt ein sogenanntes RCD-Entlastungsnetzwerk, welches am unidirektional stromdurchflossenen Schalter des Tiefsetz stellers gemäß Fig. 1 eingesetzt ist.

Fig. 4 zeigt die Verläufe des Stromes I(t) durch den unidirek tional stromdurchflossenen Schalter in Fig. 3, der Spannung U(t) zwischen dessen Hauptstromelektroden, des Stromes i _C durch den Entlastungskondensator C sowie der nunmehr im ge nannten Schalter auftretenden Verlustleistung U(t) · I(t).

Fig. 5a zeigt einen sogenannten Hochsetzsteller, welcher elek trische Energie von einer Gleichspannungsquelle mit der Span nung U ₀ in ein Gleichspannungssystem mit der größeren Spannung U _a überträgt.

Fig. 5b zeigt die Anordnung gemäß Fig. 5a nach Einfügung einer zusätzlichen Hauptstromdiode in jene Verbindungsleitung zum Gleichspannungssystem mit der Spannung U _a, welche in Fig. 5a noch keine Diode enthält.

Fig. 5c zeigt dann den Hochsetzsteller gemäß Fig. 5b nach seiner Ergänzung um ein Vierpolentlastungsnetzwerk, bei wel chem die Kapazitäten der dort enthaltenen beiden Stützkonden satoren (16, 17) wesentlich größer sind als jene der dort enthaltenen beiden Entlastungskondensatoren (14, 15).

Fig. 6 zeigt den Hochsetzsteller gemäß Fig. 5a nach seiner Er gänzung um ein Dreipolentlastungsnetzwerk.

Fig. 7 zeigt den Tiefsetzsteller gemäß Fig. 1 nach seiner Er gänzung um ein Dreipolentlastungsnetzwerk.

Fig. 8 zeigt die Anordnung gemäß Fig. 7 mit dem Unterschied, daß die Reihenfolge von unidirektional stromdurchflossenem Schalter und Verbraucherzweipol vertauscht ist.

Fig. 9 zeigt einen Zweig einer Wechselrichterschaltung mit zwei unidirektional stromdurchflossenen Schaltern, welchen jeweils ein Dreipolentlastungsnetzwerk zugeordnet ist.

Fig. 10 zeigt den Hochsetzsteller gemäß Fig. 5a nach Ergänzung um ein Zweipolentlastungsnetzwerk.

Fig. 11 zeigt schließlich den Hochsetzsteller gemäß Fig. 5a nachdem dieser sowohl um ein Dreipolentlastungsnetzwerk als auch um ein Zweipolentlastungsnetzwerk ergänzt wurde.

Für die folgende Beschreibung der Entlastungsgrundschaltung sei berücksichtigt, daß die Gesamtschaltung, in welcher ein elektrischer oder elektronischer, unidirektional stromdurch flossener Schalter eingesetzt ist, häufig ein Teilnetzwerk mit zwei Elektroden enthält, zwischen denen eine weitgehend konstante Spannung besteht und von denen unmittelbar im An schluß an das Abschalten des unidirektional stromdurchflos senen Schalters eine Elektrode, die im weiteren Zuflußelek trode genannt sei, mit der Eingangselektrode dieses Schal ters und die andere Elektrode, die im folgenden Abflußelek trode genannt sei, mit der Ausgangselektrode dieses Schal ters elektrisch leitend verbunden ist, während diese beiden Elektroden des Teilnetzwerks im leitenden Zustand des uni direktional stromdurchflossenen Schalters von dessen Haupt stromelektroden, z. B. über Dioden, elektrisch getrennt sind.

Sofern in der ursprünglichen Gesamtschaltung selbst ein Teil netzwerk mit diesen Eigenschaften nicht oder nicht vollstän dig vorhanden ist, kann es durch Umgruppierung vorhandener Bauelemente und/oder unter Zuhilfenahme zusätzlicher passi ver sowie gegebenenfalls auch aktiver elektrischer und/oder elektronischer Bauelemente in einfacher Weise vervollstän digt oder ergänzend hinzugefügt werden.

Bei der Grundschaltung der Erfindung gemäß dem Hauptpatent wird nun zwischen die erläuterten Schaltungs punkte, die Ein- und Ausgangselektrode des unidirektional stromdurchflossenen Schalters sowie die Zu- und Abflußelek trode des zugehörigen Teilnetzwerks mit den vorstehend be schriebenen Eigenschaften ein Entlastungsnetzwerk eingefügt, welches aus zwei Drosseln mit etwa gleicher Induktivität den sogenannten Ladedrosseln -, zwei Dioden - den sogenann ten Entlastungsdioden -, zwei weiteren Dioden - den soge nannten Ladedioden -, einer fünften Diode - der sogenannten Querstromdiode -, zwei Kondensatoren mit etwa gleich großer Kapazität - den sogenannten Entlastungskondensatoren - sowie zwei weiteren Kondensatoren mit unter sich wiederum etwa gleich großer Kapazität - den sogenannten Stützkondensatoren - besteht. Dabei ist in dieser Grundschaltung die Kapazität der beiden Stützkondensatoren wesentlich größer als jene der beiden Entlastungskondensatoren.

Die Drosseln und Dioden sind so angeordnet, daß von der Zu flußelektrode des Teilnetzwerks zu dessen Abflußelektrode ein Pfad besteht, in welchem nacheinander die eingangsseitige Ent lastungsdiode, die eingangsseitige Ladediode, die eingangs seitige Ladedrossel, die Querstromdiode, die ausgangsseitige Ladedrossel, die ausgangsseitige Ladediode und die ausgangs seitige Entlastungsdiode aufeinander folgen, wobei die An schlußrichtung aller fünf Dioden einheitlich und so gewählt ist, daß jede Diode für sich - auch bei einem Kurzschließen aller anderen - einen kontinuierlichen Stromfluß von der Zu flußelektrode des Teilnetzwerks zu dessen Abflußelektrode über diesen Pfad unterbindet. Einer der beiden Entlastungs kondensatoren - der eingangsseitige Entlastungskondensator - ist zwischen die Eingangselektrode des unidirektional strom durchflossenen Schalters und die Anode der eingangsseitigen Entlastungsdiode eingefügt, deren Kathode mit der Zuflußelek trode des Teilnetzwerks mit den beschriebenen Eigenschaften verbunden ist. Der zweite Entlastungskondensator - der aus gangsseitige Entlastungskondensator - ist analog zwischen die Ausgangselektrode des unidirektional stromdurchflossenen Schalters und die Kathode der ausgangsseitigen Entlastungs diode geschaltet, deren Anode an die Abflußelektrode des Teilnetzwerks mit den beschriebenen Eigenschaften angeschlos sen ist. Einer der beiden Stützkondensatoren - der eingangsseitige Stützkondensator - ist zwischen die Eingangselektrode des unidirektional stromdurchflossenen Schalters und die Anode der Querstromdiode und der zweite Stützkondensator - der ausgangsseitige Stützkondensator - ist zwischen die Ausgangs elektrode des unidirektional stromdurchflossenen Schalters und die Kathode der Querstromdiode eingefügt. Damit erfüllt das Netzwerk die erwünschte, im folgenden beschriebene Ent lastungsfunktion. Unmittelbar im Anschluß an das Einschalten des unidirektional stromdurchflossenen Schalters werden die beiden Entlastungskondensatoren über den Schalter selbst, die beiden Ladedrosseln und die beiden Ladedioden aus den beiden Stützkondensatoren so aufgeladen, daß die Anode jener Ent lastungsdiode, deren Kathode mit der Zuflußelektrode des Teilnetzwerks mit den beschriebenen Eigenschaften verbunden ist, gegenüber der Kathode jener Entlastungsdiode, deren Anode mit der Abflußelektrode dieses Teilnetzwerks verbunden ist, eine Spannung aufweist, welche näherungsweise so groß ist wie jene Sperrspannung, welche die Eingangselektrode des uni direktional stromdurchflossenen Schalters gegenüber dessen Ausgangselektrode nach Abschluß des Abschaltvorgangs des Schalters annimmt. Während dieses Aufladevorgangs der Ent lastungskondensatoren ändert sich die Spannung an den Stütz kondensatoren nur unerheblich, da letztere bei dieser Ent lastungsgrundschaltung eine wesentlich größere Kapazität auf weisen als die beiden Entlastungskondensatoren. Wird nun das nächste Abschalten des unidirektional stromdurchflossenen Schalters durch rasche Erhöhung des zwischen seinen Haupt stromelektroden wirksamen Widerstands eingeleitet, so kann die Spannung zwischen diesen Hauptstromelektroden nur so rasch anwachsen, wie die beiden Entlastungskondensatoren von dem zuvor über diesen Schalter geflossenen Strom wieder ent laden werden. Bei genügend großer Kapazität der Entlastungs kondensatoren ist der Strom durch den unidirektional strom durchflossenen Schalter dann bereits auf unerhebliche Werte abgesunken, bevor die Spannung zwischen seinen Hauptstromelek troden einen nennenswerten Betrag angenommen hat. Damit ist ohne prinzipbedingte Verluste und ohne die Erfordernis eines sogenannten Punkts mit halbem Sperrspannungspotential erreicht, daß der unidirektional stromdurchflossene Schalter von seiner Verlustleistungsbeanspruchung beim Ausschalten entlastet wird. Diese Ausführungen seien an einem Beispiel verdeutlicht. Fig. 5a zeigt dazu einen sogenannten Hochsetzsteller (engl. boost converter), welcher elektrische Energie von der links angeschlossenen Gleichspannungsquelle (3) mit der Spannung U ₀ in das rechts anzuschließende Gleichspannungssystem mit der - größeren - Spannung U _a überträgt. Die Hauptstromdiode (5) verhindert, daß elektrische Energie in umgekehrter Richtung, vom rechts anzuschließenden Gleichspannungssystem weg und zur links angeschlossenen Gleichspannungsquelle (3) oder unidirek tional stromdurchflossenen Schalter (2) hin fließt. In Fig. 5b ist auch die zweite Verbindungsleitung zum rechts anzu schließenden Gleichspannungssystem eine Hauptstromdiode (6) eingefügt. Damit enthält die Gesamtschaltung ein Teilnetzwerk, welches in Form der Kathode der oberen Hauptstromdiode (5) und der Anode der unteren Hauptstromdiode (6) zwei Elektroden aufweist, zwischen denen eine weitgehend konstante Spannung U _a besteht und von denen unmittelbar im Anschluß an das Abschal ten des unidirektional stromdurchflossenen Schalters (2) die eine Elektrode, nämlich die Kathode der oberen Hauptstromdio de (5) als Zuflußelektrode des Teilnetzwerks mit der Eingangs elektrode E des Schalters (2), und die andere Elektrode, also die Anode der unteren Hauptstromdiode (6) als Abflußelektrode des Teilnetzwerks mit der Ausgangselektrode A des Schalters (2), elektrisch leitend verbunden ist, während diese beiden Elek troden des Teilnetzwerks im leitenden Zustand des unidirektio nal stromdurchflossenen Schalters (2) von dessen Hauptstrom elektroden über die beiden dann sperrenden Hauptstromdioden (5, 6) getrennt sind. Fig. 5c zeigt nun die Anordnung gemäß Fig. 5b nach Erweite rung um die beschriebene, ohne prinzipbedingte Verluste und ohne einen äußeren Punkt mit halbem Sperrspannungspotential arbeitende Entlastungsgrundschaltung, bestehend aus der ein gangsseitigen Entlastungsdiode (7), der eingangsseitigen Lade diode (8), der eingangsseitigen Ladedrossel (9), der Querstrom diode (10), der ausgangsseitigen Ladedrossel (11), der aus gangsseitigen Ladediode (12), der ausgangsseitigen Entlastungs diode (13), dem eingangsseitigen Entlastungskondensator (14), dem ausgangsseitigen Entlastungskondensator (15), dem eingangs seitigen Stützkondensator (16) und dem ausgangsseitigen Stütz kondensator (17).

Wird in der Gesamtschaltung nach Fig. 5c der unidirektional stromdurchflossene Schalter (2) nach längerer Einschaltdauer für einige Zeit abgeschaltet, so wird der Strom durch die Gleich spannungsquelle (3) und die Speicherdrossel (18) sich schließ lich allein über die Hauptstromdioden (5, 6) sowie das rechts anzuschließende Gleichspannungssystem mit der Spannung U _a schließen. Dann sind die Entlastungskondensatoren (14, 15) nahezu vollständig entladen, die Spannungen zwischen ihren An schlußelektroden also praktisch Null. Wird der Schalter (2) in Fig. 5c nun vom gesperrten Zustand in den leitenden Zustand versetzt, dann wechselt zum einen der bisher über die Haupt stromdioden (5, 6) geflossene Strom der Speicherdrossel (18) wieder auf den Schalter (2) über und zum anderen laden sich die Entlastungskondensatoren (14, 15) so auf, daß die Anode der eingangsseitigen Entlastungsdiode (7) gegenüber der Katho de der ausgangsseitigen Entlastungsdiode (13) eine Spannung aufweist, die geringfügig größer ist als die Ausgangsspannung U _a. Dabei erfolgt die Aufladung des eingangsseitigen Entla stungskondensators (14) über den Schalter (2), die eingangs seitige Ladediode (8) und die eingangsseitige Ladedrossel (9) aus dem ausgangsseitigen Stützkondensator (17) und entsprechend die Aufladung des ausgangsseitigen Entlastungskondensators (15) über den Schalter (2), die ausgangsseitige Ladediode (12) und die ausgangsseitige Ladedrossel (11) aus dem eingangsseitigen Stützkondensator (16). Dabei wird das Zeitintervall für diese Aufladevorgänge in bekannter Weise durch das Produkt aus der Induktivität der Ladedrosseln (9, 11) und der Kapa zität der Entlastungskondensatoren (14, 15) festgelegt, während der dabei auftretende Maximalwert der Ströme durch die Entlastungskondensatoren durch den Quotienten dieser beiden Größen bestimmt wird. Wird der unidirektional stromdurchflossene Schalter (2) in Fig. 5c nun wieder vom leitenden Zustand in den sperrenden Zustand versetzt, so beginnt der Strom durch die Speicher drossel (18) und die Gleichspannungsquelle (3) vom Schalter (2) auf den durch den eingangsseitigen Entlastungskondensa tor (14), die eingangsseitige Entlastungsdiode (7), das rechts anzuschließende Gleichspannungssystem mit der Span nung U _a, die ausgangsseitige Entlastungsdiode (13) sowie den ausgangsseitigen Entlastungskondensator (15) gebildeten Ne benweg überzuwechseln, sobald die Summe aus den zunächst noch konstanten Spannungen u _CE des eingangsseitigen Entla stungskondensators und u _CA des ausgangsseitigen Entlastungs kondensators sowie der ansteigenden Spannung U zwischen der Eingangs- und der Ausgangselektrode des Schalters (2) so groß geworden ist wie die Summe aus den - kleinen - Schleu senspannungen der Entlastungsdioden (7, 13) sowie der Span nung U _a des rechts anzuschließenden Gleichspannungssystems. Da zuvor u _CE + u _CA ≈ U _a ist, findet dieses Überwechseln des Stromes bereits bei einer sehr geringen Spannung U zwischen den Hauptstromelektroden des Schalters (2) statt. Bei genü gend großer Kapazität der Entlastungskondensatoren (14) und (15) ist der Strom durch den Schalter (2) dann bereits auf unerhebliche Werte abgesunken, bevor die Spannungen an den Entlastungskondensatoren nennenswert zurückgegangen sind und damit die Spannung zwischen den Hauptstromelektroden des Schalters (2) einen nennenswerten Betrag angenommen hat. Damit ist der gewünschte Effekt erreicht, d. h. die kritische Verlustleistungsspitze beim Ausschalten des unidirektional stromdurchflossenen Schalters entfällt. Die beschriebene Entlastungsgrundschaltung hat den Vorzug, daß sie auch dann voll funktionsfähig bleibt, wenn - z. B. infolge zeitweise absinkender Eingangsspannung U ₀ oder kleiner werdender Einschaltdauer des Schalters (2) - der Strom, welcher unmittelbar vor dem Abschalten des Einweg schalters durch diesen, die Speicherdrossel (18) und die Gleichspannungsquelle (3) fließt und unmittelbar im Anschluß an das Abschalten des Schalters (2) auf den durch die beiden Entlastungskondensatoren (14, 15), die beiden Entlastungs dioden (7, 13) sowie das rechts anzuschließcnde Gleichspan nungssystem mit der Spannung U _a gebildeten Nebenweg überwech selt, nicht ausreicht, um die beiden Entlastungskondensato ren vor Beginn des nächsten Einschaltens des Schalters (2) vollständig zu entladen. Auch dann werden bei dieser Ent lastungsgrundschaltung die beiden Entlastungskondensatoren (14, 15) unmittelbar im Anschluß an das nächste Einschalten des Schalters (2) in der gewünschten Weise voll aufgeladen. Als eine typische Eigenschaft dieser Entlastungsgrundschal tung ist jedoch festzuhalten, daß bei der Aufladung der bei den Entlastungskondensatoren (14, 15) unmittelbar im An schluß an das Einschalten des Schalters (2) die Summe der beiden Ladeströme der Kondensatoren über den Schalter (2) fließt, die Aufladung der beiden Entlastungskondensatoren über den Schalter (2) also parallel erfolgt, während beim Entlastungsvorgang, welcher sich unmittelbar an das Abschal ten des unidirektional stromdurchflossenen Schalters (2) anschließt, die beiden Entlastungskondensatoren (14, 15) nacheinander, also in Serie von jenem Strom durchflossen werden, den zuvor der Schalter (2) geführt hat. Das hat zur Folge, daß die Spannung zwischen den beiden Hauptstromelek troden des Schalters (2) doppelt so schnell ansteigt wie jene zwischen den Anschlußelektroden der einzelnen Ent lastungskondensatoren, weil letztere bei diesem Entlastungs vorgang eben in Serie geschaltet sind. Unter Hingabe des vorgenannten Vorzugs dieser Entlastungs grundschaltung (daß sie nämlich auch dann voll funktions fähig bleibt, wenn der Strom, welcher unmittelbar vor dem Abschalten des Schalters (2) durch diesen floß, nicht aus reicht, um die beiden Entlastungskondensatoren vor Beginn des nächsten Einschaltens des Schalters (2) vollständig zu entladen) kann hier eine Verbesserung des Entlastungseffekts beim Ausschalten des unidirektional stromdurchflossenen Schalters (2) im Verhältnis zu dessen Belastung beim Aufla den der Entlastungskondensatoren um den Faktor 4 und gleichzeitig eine beträchtliche Verringerung des Aufwands für die gewünschte Entlastungsan ordnung erzielt werden, wenn der Entlastungs grundschaltung der eingangsseitige Querentlastungskondensa tor entfernt wird und jene Anschlüsse, zwischen denen er ur sprünglich eingefügt war, miteinander verbunden werden und wenn die ausgangsseitige Ladedrossel, die ausgangsseitige Ladediode, die ausgangsseitige Längsentlastungsdiode sowie der ausgangsseitige Längsentlastungskondensator ersatzlos herausgenommen werden. Die dann entstehende erste Variante der Entlastungsgrundschaltung der Erfindung gemäß dem Haupt patent besitzt nur noch drei Außenanschlüsse. Das Teilnetzwerk mit den eingangs beschriebenen Eigenschaften ist dann zumindest nicht mehr vollständig erforderlich. Bei dieser ersten Varian te der Entlastungsgrundschaltung der Erfindung gemäß dem Haupt patent genügt es vielmehr, davon auszugehen, daß in einer Gesamtschaltung, in welcher ein elektrischer oder elektroni scher Einwegschalter eingesetzt ist, üblicherweise ein Schal tungspunkt vorhanden ist, welcher gegenüber jener Hauptstrom elektrode des unidirektional stromdurchflossenen Schalters (2) - im weiteren Schalterelektrode mit konstantem Potential ge nannt -, die beim Abschalten des über diesen Schalter (2) fließenden Stromes ihr elektrisches Potential gegenüber dem zuvor speisenden elektrischen System weitgehend beibehält, eine weitgehend konstante oder nur relativ langsam veränder liche Spannung aufweist, welche näherungsweise so groß ist wie die Sperrspannung, welche die andere Hauptstromelektro de des Schalters (2) - im weiteren Schalterelektrode mit springendem Potential genannt -, die beim Abschalten des über den Schalter (2) fließenden Stromes ihr elektrisches Potential gegenüber dem zuvor speisenden elektrischen System erheblich verändert, gegenüber der Schalterelektrode mit konstantem Potential nach Abschluß eines Abschaltvorgangs des Schalters (2) aufweist [(im Beispiel nach Fig. 5a ist dies der obere Anschlußpunkt des rechts anzuschließenden Gleichspannungs sytems und damit die mit diesem Anschlußpunkt galvanisch ver bundene Kathode der Hauptstromdiode (5)].

Hinsichtlich der Einfügung des unidirektional stromdurch flossenen Schalters (2) in die erfindungsgemäße Einrichtung geht die Erfindung gemäß dem Hauptpatent bei der ersten Va riante ihrer Entlastungsgrundschaltung also davon aus, daß der Einwegschalter (2) so in die erfindungsgemäße Einrichtung gelegt ist, daß es das zuvor speisende elektrische System ist, gegenüber dem beim Abschalten des über den Einwegschalter (2) fließenden Stromes die eine Hauptstromelektrode des Einweg schalters (2) ihr Potential erheblich verändert und die ande re ihr Potential weitgehend beibehält.

Im Gegensatz hierzu schlägt die vorliegende Zusatzanmeldung vor, den unidirektional stromdurchflossenen Einwegschalter (2) so in die erfindungsgemäße Anordnung zu legen, daß es das anschließend die Sperrspannungsbeanspruchung des Einwegschal ters (2) bestimmende System ist, gegenüber dem beim Ab schalten des über den Einwegschalter (2) fließenden Stromes die eine Hauptstromelektrode des Einwegschal ters ihr Potential erheblich verändert und die andere Hauptstromelektrode ihr Potential nahezu beibe hält. Bei einer derartigen Ausgestaltung der zweiten Variante der Entlastungsgrundschaltung der Erfindung gemäß dem Haupt patent werden die Einsatzmöglichkeiten für diese erste Varian te der Entlastungsgrundschaltung erheblich erweitert.

Auf diese Weise löst die Erfindung gemäß der vorliegenden Zusatzanmeldung sowohl die Aufgabe einer besonders vorteil haften Entlastung von Einwegschaltern von ihrer Verlust leistungsbeanspruchung beim Ausschalten aufgrund des bei ihr gegebenen, besonders günstigen Entlastungseffekts beim Ausschalten des Schalters (2) im Verhältnis zu dessen Be lastung beim Umladen der Entlastungskondensatoren als auch die Aufgabe, daß eine derartige Einrichtung universell einsetzbar sein sollte.

Bei der ersten Variante der Entlastungsgrundschaltung geht die Erfindung gemäß der vorliegenden Zusatzanmel dung also davon aus, daß in der Gesamtschaltung, in welcher der betrachtete elektrische oder elektronische Einwegschalter eingesetzt ist, üblicherweise ein Schal tungspunkt vorhanden ist, welcher gegenüber jener Haupt stromelektrode des unidirektional stromdurchflossenen Schalters (2) - im weiteren Schalterelektrode mit konstan tem Potential genannt -, die beim Abschalten des über die sen Schalter (2) fließenden Stromes ihr elektrisches Poten tial gegenüber dem anschließend die Sperrspannungsbean spruchung des Einwegschalters bestimmenden System weit gehend beibehält, eine weitgehend konstante oder nur rela tiv langsam veränderliche Spannung aufweist, welche näherungs weise so groß ist wie die Sperrspannung, welche die andere Hauptstromelektrode des Schalters (2) - im weiteren Schalter elektrode mit springendem Potential genannt -, die beim Ab schalten des über den Schalter (2) fließenden Stromes ihr elektrisches Potential gegenüber dem anschließend die Sperrspannungsbeanspruchung des Einwegschalters bestimmen den System erheblich verändert, gegenüber der Schalter elektrode mit konstantem Potential nach Abschluß eines Abschaltvorgangs des Schalters (2) aufweist [im Beispiel nach Fig. 5a ist dies der obere Anschlußpunkt des rechts anzuschließenden Gleichspannungssystems und damit die mit diesem Anschlußpunkt galvanisch verbundene Kathode der Hauptstromdiode (5)]. Sofern sich in Abweichung vom Üblichen in der ursprünglichen Schaltung selbst kein Punkt mit dieser Eigenschaft finden läßt, kann ein sol cher entweder durch Umgruppierung der vorhandenen Bauelemen te oder unter Zuhilfenahme passiver sowie gegebenenfalls zu sätzlicher aktiver elektrischer und elektronischer Bauelemen te in einfacher Weise auch ergänzend geschaffen werden. Unab hängig davon sei dieser Schaltungspunkt als der Punkt mit Sperrspannungspotential bezeichnet.

Bei der ersten Variante der Entlastungsgrundschaltung wird nun zwischen die erläuterten Schaltungspunkte, nämlich den Schaltungspunkt mit Sperrspannungspotential, die Schalterelektrode mit konstantem Potential und die Schalter elektrode mit springendem Potential ein Entlastungsnetzwerk eingefügt, welches aus einer Drossel - der sogenannten Lade drossel -, einer Diode - der sogenannten Ladediode -, einer weiteren Diode - der sogenannten Längsentlastungsdiode -, einer dritten Diode - der sogenannten Querentlastungsdiode -, einem Kondensator - dem sogenannten Längsentlastungskonden sator - und einem weiteren Kondensator mit etwa derselben Kapazität - dem sogenannten Querentlastungskondensator - be steht. Die Drossel und die Dioden sind so angeordnet, daß vom Schaltungspunkt mit Sperrspannungspotential zur Schal terelektrode mit springendem Potential ein Pfad besteht, in welchem nacheinander die Längsentlastungsdiode, die Lade diode, die Ladedrossel und die Querentlastungsdiode aufein ander folgen, wobei die Anschlußrichtung aller drei Dioden einheitlich und so gewählt ist, daß jede Diode für sich - auch bei einem Kurzschließen der beiden anderen - einen kon tinuierlichen Stromfluß zwischen dem Schaltungspunkt mit Sperrspannungspotential und der Schalterelektrode mit sprin gendem Potential auch bei eingeschaltetem, unidirektional stromdurchflossenen Schalter unterbindet. Der Längsentla stungskondensator ist zwischen die Schalterelektrode mit springendem Potential und jenen Anschluß der Längsentlastungs diode eingefügt, der nicht mit dem Schaltungspunkt mit Sperr spannungspotential verbunden ist. Der Querentlastungskonden sator ist zwischen die Schalterelektrode mit konstantem Po tential und jenen Anschluß der Querentlastungsdiode einge fügt, der nicht an die Schalterelektrode mit springendem Potential angeschlossen ist. Damit erfüllt diese zweite Va riante der Entlastungsgrundschaltung die erwünschte, im folgenden beschriebene Entlastungsfunktion. Unmittelbar im Anschluß an das Einschalten des unidirektional stromdurch flossenen Schalters (2) wird der Längsentlastungskondensa tor über den Schalter (2) selbst, die Ladedrossel und die Ladediode aus dem Querentlastungskondensator so aufgeladen, daß jene Elektrode des Längsentlastungskondensators, an wel che die beiden Dioden angeschlossen sind, gegenüber dem an deren, mit der Schalterelektrode mit springendem Potential verbundenen Anschluß des Längsentlastungskondensators eine Spannung aufweist, welche näherungsweise so groß ist wie jene Sperrspannung, welche die Schalterelektrode mit sprin gendem Potential gegenüber der Schalterelektrode mit kon stantem Potential nach Abschluß des Abschaltvorgangs des Schalters (2) annimmt. Während dieses Aufladevorgangs des Längsentlastungskondensators geht die Spannung am speisen den Querentlastungskondensator, welche zu Beginn dieses Vor gangs näherungweise so groß war wie jene Sperrspannung, wel che die Schalterelektrode mit springendem Potential gegen über der Schalterelektrode mit konstantem Potential nach Abschluß des vorangegangenen Abschaltvorgangs des Schalters (2) annahm, näherungsweise auf den Wert Null zurück. Wird nun das nächste Abschalten des unidirektional strom durchflossenen Schalters (2) durch rasche Erhöhung des zwi schen seinen Hauptstromelektroden wirksamen Widerstands ein geleitet, so kann die Spannung zwischen diesen Hauptstrom elektroden nur so rasch anwachsen, wie der Längsentlastungs kondensator von der einen Hälfte des zuvor über den Schal ter (2) geflossenen Stroms wieder entladen und der Querent lastungskondensator von der anderen Hälfte dieses zuvor über den Schalter (2) geflossenen Stroms wieder geladen wird. Bei genügend großer Kapazität der beiden Entlastungskonden satoren ist der Strom durch den Schalter (2) dann bereits auf unerhebliche Werte abgesunken, bevor die Spannung zwi schen den beiden Hauptstromelektroden des Schalters (2) einen nennenswerten Betrag angenommen hat. Damit ist erreicht, daß der unidirektional stromdurchflossene Schalter (2) von sei ner Verlustleistungsbeanspruchung beim Abschalten entlastet wird und es ist gegenüber der Entlastungsgrundschaltung eine Verbesserung des Entlastungseffekts beim Ausschalten im Ver hältnis zu dessen Belastung beim Umladen der Entlastungskon densatoren um den Faktor 4 erzielt, weil beide Kondensatoren in gleichem Maße zum Entlastungseffekt beitragen, diese Kon densatoren während des Entlastungsvorgangs parallel betrieben werden, während des Umladevorgangs aber in Reihe geschaltet sind.

Fig. 6 zeigt beispielhaft den Hochsetzsteller aus Fig. 5a nach Erweiterung um die vorstehend beschriebene zweite Varian te der Entlastungsgrundschaltung, bestehend aus der Längsent lastungsdiode (26), der Ladediode (27), der Ladedrossel (28), der Querentlastungsdiode (29), dem Längsentlastungskondensa tor (30) und dem Querentlastungskondensator (31). Lediglich zur Andeutung des außerordentlich breiten Anwen dungsbereiches der Erfindung gemäß der vorliegenden Zusatzan meldung seien noch drei weitere Einsatzbeispiele aufgeführt.

Fig. 7 zeigt die Anordnung gemäß Fig. 1 nach Erweiterung um die vorstehend beschriebene, erste Variante der Entla stungsgrundschaltung.

Fig. 8 entspricht der Anordnung gemäß Fig. 7 mit Ausnahme des Umstands, daß die Reihenfolge vom unidirektional strom durchflossenen Schalter (2) und Verbraucherzweipol vertauscht ist.

Fig. 9 zeigt einen Zweig einer Wechselrichterschaltung mit zwei unidirektional stromdurchflossenen Schaltern (2) und einer Ausgangselektrode (32). Die untere Gleichspannungs schiene und somit der mit dieser galvanisch verbundene Punkt P₁ bilden den Schaltungspunkt mit Sperrspannungspotential für den oberen Schalter (2), die obere Gleichspannungsschiene und somit der mit ihr galvanisch verbundene Punkt P₂ bilden den Schaltungspunkt mit Sperrspannungspotential für den unte ren Schalter (2).

Diese erste Variante der Entlastungsgrundschaltung ist grund sätzlich besonders vorteilhaft. Lediglich in Fällen, in denen eine volle Funktionsfähigkeit der Entlastungsanordnung auch dann gefordert wird, wenn - z. B. infolge zeitweise absinken der Eingangsspannung oder kleiner werdender Einschaltdauer des unidirektional stromdurchflossenen Schalters (2) - der Strom, welcher unmittelbar vor dem Abschalten des Schalters (2) durch diesen fließt und unmittelbar im Anschluß an das Ab schalten des Schalters (2) auf die aus Längsentlastungskon densator und Längsentlastungsdiode sowie Querentlastungskon densator und Querentlastungsdiode gebildeten Nebenwege über wechselt, nicht ausreicht, um vor Beginn des nächsten Ein schaltens des Schalters (2) den Längsentlastungskondensator vollständig zu entladen und den Querentlastungskondensator vollständig aufzuladen, kann diese zweite Variante der Ent lastungsgrundschaltung den gestellten Ansprüchen alleine eventuell nicht mehr ausreichend genügen. Bei der Erfindung gemäß dem Hauptpatent läßt sich - allerdings unter Inkaufnahme einer Verschlechterung des Verhältnisses von Entlastungseffekt beim Ausschalten des unidirektional stromdurchflossenen Schalters (2), zu dessen Belastung beim Umladen der Entlastungskondensatoren um den Paktor 2 - aus der Entlastungsgrund schaltung eine Anordnung entwickeln, welche diesen Mangel vermeidet und gleichzeitig - im Vergleich zur Entlastungsgrundschaltung - eine beträchtliche Ver ringerung des Aufwands für die gewünschte Entlastungsanord nung aufweist. Diese zweite Variante der Entlastungsgrundschaltung der Erfindung gemäß dem Hauptpatent entsteht, wenn in der Entlastungsgrundschaltung der eingangsseitige und der ausgangsseitige Längsentlastungs kondensator jeweils entfernt wird, und jene Anschlüsse, zwi schen denen der eingangsseitige Längsentlastungskondensator eingefügt war, miteinander verbunden werden, sowie jene An schlüsse, zwischen denen der ausgangsseitige Längsentlastungs kondensator eingefügt war, ebenfalls miteinander verbunden werden, sowie die eingangsseitige Längsentlastungsdiode und die ausgangsseitige Längsentlastungsdiode ersatzlos heraus genommen werden. Die so entstehende zweite Variante der Ent lastungsgrundschaltung besitzt nur noch zwei Außenanschlüsse, das Teilnetzwerk mit den eingangs beschriebenen Eigenschaften ist dann nicht mehr erforderlich. Bei der zweiten Variante der Entlastungsgrundschaltung wird also zwischen die Eingangselektrode E des unidirektional strom durchflossenen Schalters (2) und dessen Ausgangselektrode A, ein Entlastungsnetzwerk eingefügt, welches aus zwei Drosseln mit etwa gleicher Induktivität - den sogenannten Entladedrosseln -, zwei Dioden - den sogenannten Entladedioden -, einer dritten Diode - der sogenannten Entlastungsdiode - sowie zwei Kon densatoren mit etwa gleich großer Kapazität - den sogenannten Entlastungskondensatoren - besteht. Die Drosseln und Dioden sind so angeordnet, daß von der Eingangselektrode des unidi rektional stromdurchflossenen Schalters (2) zu dessen Ausgangs elektrode ein Pfad besteht, in welchem nacheinander die ein gangsseitige Entladediode, die eingangsseitige Entladedrossel, die Entlastungsdiode, die ausgangsseitige Entladedrossel und die ausgangsseitige Entladediode aufeinander folgen, wobei die Anschlußrichtung aller drei Dioden einheitlich und so gewählt ist, daß jede Diode für sich - auch bei einem Kurz schließen der beiden anderen - einen kontinuierlichen Strom fluß von der Eingangselektrode des Schalters (2) zu dessen Ausgangselektrode über diesen Pfad unterbindet. Einer der beiden Entlastungskondensatoren - der eingangsseitige Ent lastungskondensator - ist zwischen die Eingangselektrode des Schalters (2) und die Anode der Entlastungsdiode, der zweite Entlastungskondensator - der ausgangsseitige Entlastungskon densator - ist zwischen die Ausgangselektrode des Schalters (2) und die Kathode der Entlastungsdiode eingefügt.

Damit erfüllt das Netzwerk die erwünschte, im folgenden be schriebene Entlastungsfunktion. Unmittelbar im Anschluß an das Einschalten des unidirektional stromdurchflossenen Schal ters (2) werden die beiden Entlastungskondensatoren über den Schalter (2) selbst, die beiden Entladedrosseln und die bei den Entladedioden so weit entladen, bis die an ihnen liegen den Spannungen etwa den Wert Null angenommen haben. Anschlie ßend fließt im Entlastungsnetzwerk ein Kreisstrom über die Entlastungsdiode, die eingangsseitige Entladedrossel, die eingangsseitige Entladediode, den Schalter (2), die ausgangs seitige Entladediode und die ausgangsseitige Entladedrossel zur Entlastungsdiode zurück. Wird nun das nächste Abschalten des unidirektional stromdurch flossenen Schalters(2) durch rasche Erhöhung des zwischen sei nen Hauptstromelektroden liegenden Widerstands eingeleitet, so kann die Spannung zwischen diesen Hauptstromelektroden nur so rasch anwachsen, wie die beiden Entlastungskondensatoren von dem zuvor über den Schalter (2) geflossenen Strom wieder aufgeladen werden. Bei genügend großer Kapazität der Entla stungskondensatoren ist der Strom durch den Schalter (2) dann bereits auf unerhebliche Werte abgesunken, bevor die Spannung zwischen den Hauptstromelektroden des Schalters (2) einen nennenswerten Betrag angenommen hat. Damit ist erreicht, daß der unidirektional stromdurchflossene Schalter (2) von seiner Verlustleistungsbeanspruchung beim Abschalten ent lastet wird und die Funktionsfähigkeit der Entlastungsanord nung auch bei kleiner werdenden Lastströmen durch den Schal ter (2) voll erhalten bleibt. Fig. 10 zeigt beispielhaft den Hochsetzsteller aus Fig. 5a nach Erweiterung um die vorstehend beschriebene zweite Vari ante der Entlastungsgrundschaltung, bestehend aus der ein gangsseitigen Entladediode (33), der eingangsseitigen Entla dedrossel (34), der Entlastungsdiode (35), der ausgangssei tigen Entladedrossel (36), der ausgangsseitigen Entladediode (37), dem eingangsseitigen Entlastungskondensator (38) und dem ausgangsseitigen Entlastungskondensator (39).

Betrachtet man rückblickend die beschriebene Entlastungsgrundschaltung und ihre beiden Varianten, so stellt man fest, daß die Entlastungsgrundschaltung und ihre zweite Variante den Vorteil aufweisen, daß ihre volle Funktionsfähigkeit auch dann gewährleistet bleibt, wenn der Strom, welcher unmittelbar vor dem Abschalten des unidirek tional stromdurchflossenen Schalters (2) durch diesen fließt, nur noch einen Bruchteil seines Nenn- oder Maximalwerts be trägt, während die erste Vari ante der Entlastungsgrundschaltung günstigere Verhältnisse von Entlastungseffekt beim Ausschalten des Schalters (2) zu dessen Belastung beim Umladen der Entlastungskondensatoren aufweisen. Es kann daher sehr vorteilhaft sein, die Entla stungsgrundschaltung oder ihre zweite Variante mit der er sten Variante der Entlastungsgrundschaltung an ein- und demselben unidirektional stromdurchflossenen Schal ter (2) zu kombinieren, um hinsichtlich beider Aspekte gün stige Verhältnisse zu erhalten.

Lediglich beispielhaft für solche Kombinationen zeigt Fig. 11 den Hochsetzsteller aus Fig. 5a nach Erweiterung um die erste Variante der Entlastungsgrundschaltung gemäß der vor liegenden Zusatzanmeldung (vergleiche hierzu Fig. 6) und zu sätzlicher Ergänzung um die zweite Variante der Entlastungs grundschaltung gemäß dem Hauptpatent (vergleiche hierzu Fig. 10).

Claims

1. Einrichtung ohne prinzipbedingte Verluste zur Entlastung unidirektional stromdurchflossener Schalter (2) von ihrer Ver lustleistungsbeanspruchung beim Ausschalten mittels eines in die Gesamtschaltung, in welcher der Schalter (2) betrieben wird, eingefügten Entlastungsnetzwerkes, bei der zwischen drei Punkten der Gesamtschaltung, in welcher der Einwegschalter (2) betrieben wird, ein elektrisches Entlastungs netzwerk eingefügt ist, welches aus einer Ladedrossel (28), einer Ladediode (27), einer Längsentlastungsdiode (26), einer Querentlastungsdiode (29) sowie zwei Kondensatoren (30, 31) mit etwa gleich großer Kapazität und zwar einem Längsent lastungskondensator (30) und einem Querentlastungskondensa tor (31) besteht und
eine Anschlußelektrode der Querentlastungsdiode (29) mit jener Hauptstromelektrode des Schalters (2), nämlich der Schalterelektrode mit springendem Potential verbunden ist, die beim Abschalten des über den Schalter (2) fließenden Stromes ihr elektrisches Potential gegenüber dem elektrischen System, in das der Einwegschalter einbezogen ist, erheblich verändert und
eine Anschlußelektrode der Längsentlastungsdiode (26) mit einem Punkt der Gesamtschaltung und zwar dem Schaltungs punkt mit Sperrspannungspotential verbunden ist, welcher gegenüber jener Hauptstromelektrode des Schalters (2), näm lich der Schalterelektrode mit konstantem Potential, die beim Abschalten des über den Schalter (2) fließenden Stromes ihr elektrisches Potential gegenüber dem elektrischen System, in das der Einwegschalter einbezogen ist, weitgehend beibe hält, eine Spannung aufweist, welche näherungsweise so groß ist wie die Sperrspannung, welche die Schalterelektrode mit springendem Potential gegenüber der Schalterelektrode mit konstantem Potential nach Abschluß eines Abschaltvorganges des Schalters (2) aufweist und
die verbleibende Anschlußelektrode der Querentlastungs diode (29) über die aus der Ladedrossel (28) und der Lade diode (27) gebildete Reihenschaltung mit der verbleibenden Anschlußelektrode der Längsentlastungsdiode (26) verbunden ist und
in dem damit zwischen der Schalterelektrode mit springendem Potential und dem Schaltungspunkt mit Sperrspannungspotential entstandenen Pfad, in welchem nacheinander die Querent lastungsdiode (29), die Ladedrossel (28), die Ladediode (27) und die Längsentlastungsdiode (26) aufeinander folgen, die Anschlußrichtungen aller Dioden dieses Pfads einheitlich und so gewählt sind, daß jede Diode für sich - auch bei einem Kurz schließen aller anderen - einen kontinuierlichen Stromfluß über diesen Pfad zwischen der Schalterelektrode mit springen dem Potential und dem Schaltungspunkt mit Sperrspannungs potential unterbindet und
der Längsentlastungskondensator (30) zwischen die Schalter elektrode mit springendem Potential und jene Anschlußelek trode der Längsentlastungsdiode (26) eingefügt ist, die nicht mit dem Punkt mit Sperrspannungspotential verbunden ist und
der Querentlastungskondensator (31) zwischen die Schalter elektrode mit konstantem Potential und jene Anschlußelektro de der Querentlastungsdiode (29) eingefügt ist, die nicht mit der Schalterelektrode mit springendem Potential verbunden ist, nach Patent 26 41 183, dadurch gekennzeichnet,
daß das elektrische System das anschließend die Sperrspannungs beanspruchung des unidirektional stromdurchflossenen Schalters (2) bestimmende System ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn in der ursprünglichen Gesamtschaltung, in welcher der Schalter (2) betrieben wird, kein belastbarer Schaltungspunkt mit der beschriebenen Eigenschaft des Schal tungspunkts mit Sperrspannungspotential vorhanden ist, ein Schaltungspunkt mit diesen Eigenschaften unter Hinzufügung weiterer Dioden ergänzend gebildet wird.

3. Einrichtung ohne prinzipbedingte Verluste zur Entlastung unidirektional stromdurchflossener Schalter (2) von ihrer Verlustleistungsbeanspruchung beim Ausschalten mittels eines in die Gesamtschaltung, in welcher der Schalter (2) betrieben wird, eingefügten Entlastungsnetzwerks, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2 an ein- und dem selben Schalter (2) gemeinsam eingesetzt wird mit einer Ein richtung ohne prinzipbedingte Verluste zur Entlastung unidirek tional stromdurchflossener Schalter (2) von ihrer Verlust leistungsbeanspruchung beim Ausschalten mittels eines in die Gesamtschaltung, in welcher der Schalter (2) betrieben wird, eingefügten Entlastungsnetzwerks, welches derart ausgeführt ist,
daß zwischen vier Punkte der Gesamtschaltung ein elektrisches Entlastungsnetzwerk eingefügt ist, welches aus einer eingangs seitigen Ladedrossel (9) und einer ausgangsseitigen Ladedrossel (11) mit etwa gleich großer Induktivität, einer eingangsssei tigen Entlastungsdiode (7) und einer ausgangsseitigen Ent lastungsdiode (13), einer eingangsseitigen Ladediode (8) und einer ausgangsseitigen Ladediode (12), einer Querstromdiode (10), zwei Kondensatoren (14, 15) mit etwa gleich großer Kapa zität und zwar einem eingangsseitigen Entlastungskondensator (14) und einem ausgangsseitigen Entlastungskondensator (15), sowie zwei weiteren Kondensatoren (16, 17) mit unter sich etwa gleich großer Kapazität und zwar einem eingangsseitigen Stütz kondensator (16) und einem ausgangsseitigen Stützkondensator (17) besteht und
daß die Kathode der eingangsseitigen Entlastungsdiode (7) an einem Punkt der Gesamtschaltung, nämlich der Zuflußelektrode angeschlossen ist, welcher unmittelbar im Anschluß an das Abschalten des Schalters (2) mit jener Hauptstromelektrode des Schalters (2), nämlich der Eingangselektrode (E), über welche der Strom in den Schalter (2) eintritt, elektrisch leitend verbunden ist und
daß die Anode der ausgangsseitigen Entlastungsdiode (13) an einem Punkt der Gesamtschaltung, nämlich der Abflußelektrode angeschlossen ist, welcher unmittelbar im Anschluß an das Ab schalten des Schalters (2) mit jener Hauptstromelektrode des Schalters (2) nämlich der Ausgangselektrode (A), über welche der Strom aus dem Schalter (2) austritt, elektrisch leitend verbunden ist und
daß die Zuflußelektrode sowie die Abflußelektrode im leiten den Zustand des Schalters (2) von dessen Hauptstromelektro den (E, A) über Dioden elektrisch getrennt sind und
daß die Zuflußelektrode gegenüber der Abflußelektrode eine weitgehend konstante Spannung aufweist und
daß von der Anode der eingangsseitigen Entlastungsdiode (7) zur Kathode der ausgangsseitigen Entlastungsdiode (13) ein Pfad besteht, in welchem nacheinander die eingangsseitige Ladediode (8), die eingangsseitige Ladedrossel (9), die Quer stromdiode (10), die ausgangsseitige Ladedrossel (11) und die ausgangsseitige Ladediode (12) aufeinander folgen, wobei die Anschlußrichtungen aller Dioden dieses Pfads einheitlich und so gewählt sind, daß jede Diode für sich - auch bei einem Kurzschließen aller anderen - einen kontinuierlichen Strom fluß über diesen Pfad von der genannten Zuflußelektrode zur genannten Abflußelektrode unterbindet und
daß der eingangsseitige Entlastungskondensator (14) zwischen die Eingangselektrode (E) des Schalters (2) und die Anode der eingangsseitigen Entlastungsdiode (7) eingefügt ist und
daß der ausgangsseitige Entlastungskondensator (15) zwischen die Ausgangselektrode (A) des Schalters (2) und die Kathode der ausgangsseitigen Entlastungsdiode (13) eingefügt ist und
daß der eingangsseitige Stützkondensator (16) zwischen die Eingangselektrode (E) des Schalters (2) und die Anode der Querstromdiode (10) eingefügt ist und
daß der ausgangsseitige Stützkondensator (17) zwischen die Ausgangselektrode (A) des Schalters (2) und die Kathode der Querstromdrossel (10) eingefügt ist und
daß dann, wenn in der ursprünglichen Gesamtschaltung, in welcher der Schalter (2) betrieben wird, kein Teilnetzwerk mit zwei Schaltungspunkten enthalten ist, von denen einer die Eigenschaften der Zuflußelektrode und der andere die Eigenschaften der Abflußelektrode aufweist, ein solches Teil netzwerk unter Einfügung weiterer Dioden (6) vervollständigt oder ergänzend hinzugefügt wird und
daß die Kapazitäten der beiden Stützkondensatoren (16, 17) wesentlich größer sind als die Kapazitäten der beiden Ent lastungskondensatoren (14, 15).

4. Einrichtung ohne prinzipbedingte Verluste zur Entlastung unidirektional stromdurchflossener Schalter (2) von ihrer Verlustleistungsbeanspruchung beim Ausschalten mittels eines in die Gesamtschaltung, in welcher der Schalter (2) betrieben wird, eingefügten Entlastungsnetzwerks, dadurch gekennzeich net,
daß eine Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2 an ein und dem selben Schalter (2) gemeinsam eingesetzt wird mit einer Ein richtung ohne prinzipbedingte Verluste zur Entlastung unidirek tional stromdurchflossener Schalter (2) von ihrer Verlust leistungsbeanspruchung beim Ausschalten mittels eines in die Gesamtschaltung, in welcher der Schalter (2) betrieben wird, eingefügten Entlastungsnetzwerks, welches derart ausgeführt ist,
daß zwischen jene Hauptstromelektrode des Schalters (2), näm lich die Eingangselektrode (E), über welche der Strom in den Schalter (2) eintritt und die verbleibende Hauptstromelek
trode des Schalters (2), nämlich die Ausgangselektrode (A), über welche der Strom aus dem Schalter (2) austritt, ein elektrisches Entlastungsnetzwerk eingefügt ist, welches aus zwei Drosseln mit etwa gleich großer Induktivität, nämlich den Entladedrosseln (34, 36), aus zwei Dioden, nämlich den Entladedioden (33, 37), einer dritten Diode, nämlich der Ent lastungsdiode (35) sowie aus zwei Kondensatoren mit etwa gleich großer Kapazität, nämlich den Entlastungskondensatoren (38, 39) besteht und
daß die Drosseln und Dioden so angeordnet sind, daß von der Eingangselektrode (E) des Schalters (2) zu dessen Ausgangs elektrode (A) ein Pfad besteht, in welchem nacheinander die eingangsseitige Entladediode (33), die eingangsseitige Ent ladedrossel (34), die Entlastungsdiode (35), die ausgangssei tige Entladedrossel (36) und die ausgangsseitige Entlade diode (37) aufeinander folgen, wobei die Anschlußrichtung aller drei Dioden einheitlich und so gewählt ist, daß jede Diode für sich - auch bei einem Kurzschließen der beiden an deren - einen Stromfluß von der Eingangselektrode (E) des Schalters (2) zu dessen Ausgangselektrode (A) über diesen Pfad unterbindet und
daß der eingangsseitige Entlastungskondensator (38) zwischen die Eingangselektrode (E) des Schalters (2) und die Anode der Entlastungsdiode (35) eingefügt ist und
daß der ausgangsseitige Entlastungskondensator (39) zwischen die Ausgangselektrode (A) des Schalters (2) und die Kathode der Entlastungsdiode (35) eingefügt ist.