DE2934040C2

DE2934040C2 - Anordnung zur praktisch verlustfreien Beseitigung der Abschaltüberspannung an einer Diode

Info

Publication number: DE2934040C2
Application number: DE19792934040
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Prof. Dipl.-Ing. 6072 Dreieich Rona
Original assignee: MAN Roland Druckmaschinen AG
Current assignee: Manroland AG
Priority date: 1979-08-23
Filing date: 1979-08-23
Publication date: 1986-04-24
Also published as: DE2934040A1

Description

Durch den Einschaltvorgang bedingte hochfrequente Schwingungen des von eier Treiberstufe gelieferten Basisstromes bleiben bedeutungslos.

Zur Verwirklichung von Anspruch 2 genügt eine Diode D. Der in der c/i/c/i-Begrenzerschaltung vorhandene Laststrom setzt somit beim Ausschalten der Hochvoltschalttransistorendstufe den Kondensator Cimpulsarüg in den Anfangsladungszustand zurück, so daß die Anfangsüberhöhung des von der Treiberstufe gelieferten positiven BasiSötromes auch für Einschaltgrade dicht bei 1 voü erhalten bleibt

Die erfindungsgemäße Anordnung nach Anspruch 1 und 2 kann unverändert auch Anwendung finden, wenn T₊ bzw. T Darlington-Transistoren sind oder wenn T₊ ein anderweitiger elektronischer Schalter ist.

A b b. 1 zeigt die Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung. Dabei wird von der optimalen di/dt-Begrenzerschaltung ausgegangen, bestehend aus einer Sättigungsdrossel L₁ und einer laststromvormagnetisierten Sättigungsdrossel Lb- Der zusätzliche Aufwand, um den nach Anspruch 1 definierten zusätzlichen Basisstromimpuls zu erzeugen, besteht lediglich in einer Sekundärwicklung von La (wobei meist 1 Windung genügt) und einem mit N bezeichneten Anpassungsnetzwerk aus Diode, ohmschem Widerstand und Induktivität zur Einstellung von Amplitude und Zeitverlauf.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

30

35

40

45

55

60

65

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur praktisch verlustfreien Beseitigung der Abschaltüberspannung an einer Diode, die als Freilaufdiode Feiner induktiven Last parallelgeschaltet ist und mit hoher Taktfrequenz im Wechsel mit einem Schalttransistor T, welcher im leitenden Zustand den Stromkreis von einer durch einen Kondensator gepufferten Speisegleichspannung zur Last freigibt, den durch die Last fließenden Strom führt derart, daß Abmagnetisierung der Last (F leitend) und Auf magnetisierung (T leitend) ohne eine Lücke im Laststrom aufeinanderfolgen, wobei in den Stromweg vom Schalttransistor 7*zur Last, zur Vermeidung von Rückstrom in der Freflaufdiode Fbeim Kommutierimgsvorgang des Laststromes von F zu T, zwischen dem Schalttransistor Γ und der Freilaufdiode F die Arbeitswicklung Lb ι einer Sättigungsdrossel Lb eingefügt ist und in dem Stromweg zwischen FreBsafdiode Fund Last eine Vonnagnetisierungswicklung Lb ι der Sättigungsdrossel Lb liegt, die die Sättigungsdrossel Lt, mit Hilfe des induktiven Abmagnetisierungsstromes der Last gegensinnig vormagnetisiert derart, daß die Steilheit des Stromanstiegs beim Einschalten von Γ dann am stärksten begrenzt wird, wenn die Freilaufdiode F gerade stromlos geworden ist und derart, daß im voll eingeschalteten Zustand von 7"und bei demnach sperrender Freilaufdiode Fsich die Durchflutungen von Arbeits- und Vormagnetisierungswicklung Lj, ι bzw. Lbikompensieren,nach Hauptpatent28 29840, dadurch gekennzeichne, daß eine in Serie zur Arbeitswicklung Lj, _t der Sättigungsdrossel Lb liegende Sättigungsdrossel L_a mit iner Sekundärwicklung versehen wird, deren einer Anschluß mit dem zur Freitaufdiode F hin gelegenen Hauptanschluß von Γ verbunden ist und deren anderer Anschluß über ein aus in Reihe liegenden Induktivität, ohmschen Widerstand und Diode bestehendem Anpassungsnetzwerk W zum Steueranschluß von Tgeführt ist derart, daß die beim Einschaltvorgang von T in der Sekundärwicklung von L, induzierte Spannung einen zusätzlichen Basisstromimpuls über den Steuereingang von T treibt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der geschaltete Anschluß der Freilaufdiode Füber eine Diode D und einen Kondensator C mit Parallelwiderstand R zu dem einen Pol der Steuerspannungsquelle geführt ist, aus der über den Steuertransistor T₊ der Grundbasisstrom zum Leitendsteuern von !"bezogen wird, während der andere Pol der Steuerspannungsquelle mit dem zur Freilaufdiode Fhin gelegenen Hauptanschluß von Tverbunden ist, wobei die Durchlaßrichtung von D so gewählt ist. daß die von L„ und Lb in jedem Takt beim Einschaltvorgang von T aufgenommenen Energie beim darauffolgenden Ausschalten von Tm Csowie die Steuerspannungsquelle zurückgeführt wird, so daß der so aufgeladene Kondensator C eine Anfangsüberhöhung des Grundbasisstromes liefert, die mit der Höhe des von Tzu schaltenden Laststromes anwächst.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochvoltschalttransistorendstufe Tin Darlingtonschaltung ausgeführt ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur praktisch verlustfreien Beseitigung der Abschaltüberspannung an einer Diode, die als Freilaufdiode F einer induktiven Last parallelgeschaltet ist und mit hoher Taktfrequenz im Wechsel mit einem Schalttransistor T, welcher im leitenden Zustand den Stromkreis von einer durch einen Kondensator gepufferten Speisegleichspannung zur Last freigibt, den durch die Last fließenden Strom führt derart, daß Abmagnetisierung der Last

ίο (Fleitend) und Aufmagnetisierung (Tleitend) ohne eine Lücke im Laststrom aufeinanderfolgen, wobei in den Stromweg vom Schalttransistor Tzur Last, zur Vermeidung von Rückstrom in der Freilaufdiode Fbeim Kommutierungsvorgang des Laststromes von F zu T, zwischem dem Schalttransistor R der Freilaufdiode F die Arbeitswicklung Lb\ einer Sättigungsdrossel Lb eingefügt ist und in dem Stromweg zwischen Freilaufdiode F und Last eine Vormagnetisierungswicklung Lbi der Sättigungsdrossel Lb liegt, die die Sättigungsdrossel Lt, mit Hilfe des induktiven Abmagnetisierungsstromes der Last gegensinnig vormagnetisiert, derart daß die Steilheit des Stromanstiegs beim Einschalten von Tdann am stärksten begrenzt wird, wenn die Freilaufdiode Fgerade stromlos geworden ist und derart, daß im voll eingeschalteten Zustand von Γ und bei demnach sperrender Freilaufdiode F sich die Durchflutungen von Arbeitsund Vormagnetisieningswicklung Lbi bzw. Lb2 kompensieren, nach Hauptpatent 28 29 840.
Zur Verringerung der Einschaltzeit und damit der Einschaltverluste von Hochvoltschalttransistorendstufen für sehr hohe Taktfrequenz (δ20 kHz), wie sie z. B. für Motorsteuerungen benötigt werden, wird bekanntlich der positive Basisstrom, den die Treiberstufe liefert, meist anfangs erhöht

Diese dynamische Basistromspitze wird gewöhnlich über ßC-Glieder erzeugt Dabei treten jedoch mehrere Nachteile auf: Die Basistronispitzc kann mit vertretbarem Aufwand nicht so groß gemacht werden, wie es an sich wünschenswert wäre. Höchstwert und Zeitverlauf der Basistromspitze sind schaltungibedingt fest und passen sich nicht dem Laststrom an. Die Basistromspitze geht ferner mit Annäherung des Einschaltgrades an den Wert 1 verloren, weil die Ausschaltpause zur Entladung von Centsprechend der Zeitkonstante R ■ Cnicht mehr ausreicht. Schließlich können noch hochfrequente Schwingungen des Basisstromes das Einschaltverhalten der Hochvoltschalttransistorendstufe ungünstig beeinflussen.

Die erfindungsgemäße Anordnung beseitigt die ge-

M nannten Nachteile mit einfachsten Mitteln dadurch, daß eine in Serie zur Arbeitswicklung L_b 1 der Sättigungsdrossel Lb liegende Sättigungsdrossel L, mit einer Sekundärwicklung versehen wird, deren einer Anschluß mit dem zur Freilaufdiode F hin gelegenen Hauptan-Schluß von Tverbunden ist und deren anderer Anschluß über ein aus in Reihe liegenden Induktivität, ohmschen Widerstand und Diode bestehendem Anpassungsnetzwerk N zum Steueranschluß von T geführt ist, derart, daß die beim Einschaltvorgang von 7Mn der Sekundär-

eo wicklung von L₁ induzierte Spannung einen zusätzlichen Basisstromimpuls über den Steuereingang von Ttreibt.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung läßt sich ein

zusätzlicher Basisstromimpuls in jeder gewünschten Höhe bis zur Grenze des der Hochvoltschalttransistorencndstufe Γ verträglichen erzielen. Steilheil und Amplitude dieses zusätzlichen Basisstromimpulses wachsen außerdem mit zunehmendem Laststrom. Einschaltzcit und Einschaltverluste werden somit günstig beeinflußt.