DE4316694C1 - Hilfsstromversorgung mit integrierter Statusmeldung für Leistungshalbleiteransteuerung mit Optokopplern - Google Patents

Hilfsstromversorgung mit integrierter Statusmeldung für Leistungshalbleiteransteuerung mit Optokopplern

Info

Publication number
DE4316694C1
DE4316694C1 DE19934316694 DE4316694A DE4316694C1 DE 4316694 C1 DE4316694 C1 DE 4316694C1 DE 19934316694 DE19934316694 DE 19934316694 DE 4316694 A DE4316694 A DE 4316694A DE 4316694 C1 DE4316694 C1 DE 4316694C1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
monitoring
connection
control
semiconductor switch
power semiconductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE19934316694
Other languages
English (en)
Inventor
Guenter Dipl Ing Junge
Yehia Dr Tadros
Samir Dr Salama
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bombardier Transportation GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Licentia Patent Verwaltungs GmbH filed Critical Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority to DE19934316694 priority Critical patent/DE4316694C1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE4316694C1 publication Critical patent/DE4316694C1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/567—Circuits characterised by the use of more than one type of semiconductor device, e.g. BIMOS, composite devices such as IGBT
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/04—Modifications for accelerating switching
    • H03K17/0406—Modifications for accelerating switching in composite switches
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/18—Modifications for indicating state of switch
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/78—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used using opto-electronic devices, i.e. light-emitting and photoelectric devices electrically- or optically-coupled
    • H03K17/785—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used using opto-electronic devices, i.e. light-emitting and photoelectric devices electrically- or optically-coupled controlling field-effect transistor switches

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung entsprechend dem gleichlautenden Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2. Eine solche Schaltungsanordnung ist durch den Beitrag von H. Ertl, J.W. Kolar, F.C. Zach "Potential-free gate driver for fast switching power semicon­ ductor devices" In: PCI, Proceedings, Juni 1989, Seiten 14 bis 30 bekannt.
Als Leistungshalbleiterschalter ist hier insbesondere ein gategesteuerter Halbleiterschalter zu verstehen, der unter Last über einen Steueran­ schluß (gate) sowohl ein- als auch ausgeschaltet werden kann, wie zum Beispiel insbesondere ein feldsteuerbarer Transistor (IGBT). Ein solcher wird vorzugsweise potentialfrei angesteuert.
Es ist durch die DE 38 26 284 C2 bekannt, die potentialfreie Ansteue­ rung eines IGBT über zwei magnetische Impulsübertrager vorzunehmen. Dabei dient der eine Impulsübertrager zum Einschalten und der andere Impulsübertrager zum Ausschalten des IGBT. Über den einen Impulsüber­ trager können dabei auch am IGBT erfaßte Signale, die dort zu über­ wachenden Betriebszustände repräsentieren, potentialfrei zur übergeordneten Steuerelektronik übertragen werden.
Die Verwendung von zwei magnetischen Impulsübertragern ist zum einen aufwendig und erfordert zum anderen eine (insbesondere frequenzmäßige) Anpassung der Übertragungseigenschaften an die jeweils vorgesehene Steuerung des Leistungshalbleiterschalters. Durch die entsprechende Aus­ legung des Impulsübertragers ist dieser dann aber auch nur für diesen Sonderfall optimal einsetzbar.
Durch die EP 0 046 962 B1 ist eine Schaltungsanordnung zur potential­ freien Ansteuerung eines Schalttransistors bekannt, die lediglich einen magnetischen Impulsübertrager aufweist, der sowohl zur Übertragung der zur Ansteuerung des Schalttransistors benötigten energiereichen Steuer­ impulse als auch der Übertragung von den Betriebszustand des Schalt­ transistors betreffenden "Status"-Signalen dient. Diese Schaltungsanord­ nung weist einen zur Basis-Emitter-Strecke des Schalttransistors paral­ lelliegenden Halbleiterschalter auf, der bei Überstrom in der Kollektor- Emitter-Strecke des Schalttransistors eingeschaltet wird, wobei zwischen Basis und Kollektor des Schalttransistors die Reihenschaltung eines Wider­ standes und einer Diode liegt, die in bezug auf die Kollektorspannung des Schalttransistors in Sperrichtung gepolt ist. Der Verbindungspunkt zwischen Widerstand und Diode ist über einen Kondensator mit dem Be­ zugspotential der Schaltungsanordnung und über ein Schwellwertglied mit dem Steuereingang des Halbleiterschalters verbunden. Zwischen dem Wider­ stand und der Basis des Schalttransistors ist eine Z-Diode angeordnet. Jeder Ansteuerimpuls auf der Primärseite des Übertragers wird mit einer Referenzspannung verglichen und bei Unterschreitung der Referenzspannung wird ein Störsignal abgegeben. Zwar wird somit gegenüber der Schaltungs­ anordnung nach der DE 38 26 284 C2 ein magnetischer Impulsübertrager eingespart, doch ist auch hier eine frequenzmäßige und damit den Ein­ satz der Schaltungsanordnung begrenzende Anpassung der Übertragungsei­ genschaften nötig.
Mit der in der eingangs angegebenen Literaturstelle (Beitrag von H. Ertl, J.W. Kolar, F.C. Zach, a.a.O.) angegebenen Schaltungsanordnung wird des­ halb ein grundsätzlich anderer Weg beschritten. Die Hilfsenergie, d. h. die für die potentialmäßig dem Leistungshalbleiterschalter verbundene An­ steuerschaltung notwendige Steuerungsenergie wird zwar ebenfalls durch nur einen einzigen magnetischen Impulstransformator übertragen. Die Steuer­ signale zum betriebsbedingten Aufschalten der Hilfsenergie auf den Steuer­ anschluß des Leistungshalbleiterschalters werden jedoch von der Hilfs­ energie getrennt durch einen optischen Übertrager der Ansteuerschaltung zugeführt. Dadurch, daß Energie und Signale separat die Potentialtrenn­ stelle passieren, kann vorteilhafterweise (bis auf eine leistungsmäßige Aus­ wahl) eine Anpassung des magnetischen Impulsübertragers entfallen. Die entsprechende Steuerung ist also universell einsetzbar.
Sollen bestimmte Betriebszustände des Leistungshalbleiterschalters überwacht werden, d. h. ist zum Beispiel eine Überwachung auf Kurzschlußstrombelastung vorgesehen, so ist es auch hier erforderlich, der übergeordneten Steuerelektronik mit­ tels eines "Status"-Signals den Zustand des Leistungshalbleiterschalters mitzuteilen. Dieses Signal wird ebenso wie die Steuersignale bei der zu­ letzt beschriebenen bekannten Schaltungsanordnung über einen potential­ trennenden, separaten Opto-Koppler geführt. Die Anforderungen an diesen Opto-Koppler bezüglich Potentialtrenneigenschaften, Störunempfindlichkeit und Verzugszeit sind praktisch identisch mit denen, die an den Steuersi­ gnal-Opto-Koppler zu stellen sind. Diese Lösung ist daher aufwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß mit ihr eine wenig aufwen­ dige und relativ störunempfindliche, potentialfreie und schnelle Statussi­ gnalübertragung erfolgen kann.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung jeweils durch die in den Ansprü­ chen 1 oder 2 gekennzeichneten Merkmale gelöst.
Vorteilhafterweise wird also - wie bei der anders aufgebauten Schaltungs­ anordnung nach der EP 0 046 962 B1 - auf den zusätzlichen Opto-Koppler für die Statussignalübertragung verzichtet, da diese Signalübertragung eben­ falls über den Impulsübertrager für die Hilfsenergieversorgung vorgenommen wird. Die Übertragung der Steuersignale zum Aufschalten der Hilfsenergie auf den Steueranschluß des Leistungshalbleiterschalters bleibt jedoch wei­ terhin als Opto-Kopplung erhalten, wodurch eine frequenzmäßige Anpassung der Übertragungseigenschaften des magnetischen Impulsübertragers nicht erforderlich ist.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Schaltungsanordnungen nach der Erfindung ist in dem übrigen Anspruch gekennzeichnet.
Die Erfindung soll im folgenden anhand der Zeichnung für zwei Ausführungs­ beispiele erläutert werden. Es zeigt
Fig. 1 eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung unter Einsatz eines nach dem Durchflußwandlerprinzip arbeitenden, die Hilfsenergie übertragenden Impulstransformators und
Fig. 2 eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung mit einem nach dem Sperrwandlerprinzip arbeitenden, die Hilfsenergie übertragenden Impulstransformator.
In Fig. 1 und Fig. 2 ist jeweils ein als IGBT ausgebildeter Leistungshalbleiter­ schalter LHL gezeigt. Dieser Leistungshalbleiterschalter LHL ist mit seinem positiven Lastkreisanschluß (Kollektor) an einen Punkt C, mit seinem nega­ tiven Lastkreisanschluß (Emitter) an einen Punkt E und mit seinem Steuer­ anschluß (Gate) an einen Punkt G einer Ansteuerschaltung angeschlossen, die drei Punktionsgruppen umfaßt:
  • a) Steuersignalübertragung und -verstärkung
  • b) Hilfsenergieübertragung und -aufbereitung
  • c) Statusüberwachung und -meldung.
Ein Steuersignal zur Ansteuerung des Leistungshalbleiterschalters LHL gelangt von einer primärseitigen, übergeordneten (nicht dargestellten) Steuerelektronik als Stromsignal iE an den Sendediodeneingang E1, E2 eines Optokopplers Q1. Wird das Stromsignal iE größer als ein Mindestwert IE MIN, wird der Leistungs­ halbleiterschalter LHL eingeschaltet, d. h. am Ausgang 0 des Optokopplers Q1 steht dann ein positives Steuersignal V0 an, das einen npn-Transistor V8 einer komplementären Transistorendstufe in der Ansteuerschaltung leitend steuert. Der Transistor V8 schaltet den positiven Pol eines mit einer Hilfsversorgungs­ spannung VCC2 aufgeladenen ersten Speicherkondensators C2 über einen Gate- Widerstands R6 an den Steueranschluß (Punkt G) des Leistungshalbleiterschalters LHL. Dadurch erhält der Leistungshalbleiterschalter LHL eine positive Gate- Emitter-Steuerspannung VGE≈VCC2 - VZ. Gleichzeitig wird ein zwischen dem negativen Pol des ersten Speicherkondensators und dem Emitter (Punkt E) des Leistungshalbleiterschalters LHL angeordnet er zweiter Speicherkondensator C3 auf die von der parallel zu ihm angeordneten Z-Diode V11 vorgegebene Spannung VZ nachgeladen. Dieser zweite Speicherkondensator C3 stellt die zum Abschalten und Sperren des Leistungshalbleiterschalters LHL benötigte negative Gatesteuerspannung zur Verfügung. Zum Abschalten des Leistungs­ halbleiterschalters LHL wird der Signalstrom iE auf einen Wert geschaltet, der kleiner ist als der Mindestwert IE MIN, also z. B. auf iE = 0, so daß bei einem Ausgangssignal V0 = 0 des Optokopplers Q1 ein zum Transistor V8 komplementärer pnp-Endstufen-Transistor V9 einschaltet und die negative Gate-Emitterspannung an den Leistungshalbleiterschalter LHL schaltet (-VFE≈VZ), wodurch der Leistungshalbleiterschalter LHL in den Sperr­ zustand versetzt wird.
In der Übertragung der Hilfsenergie für die Ansteuerschaltung, d. h. zur Be­ reitstellung der Hilfsversorgungsspannung VCC2, unterscheiden sich die in den Fig. 1 und Fig. 2 gezeigten Schaltungsanordnungen.
Gemäß Fig. 1 wird die Hilfsversorgungsspannung VCC2 über einen als Durch­ flußwandler geschalteten Impulstransformator T1 aufgebracht, bei dem beide Enden der Sekundärwicklung II über jeweils eine Diode V3.1, V3.2 mit dem posi­ tiven Pol des ersten, die Einschaltsteuerenergie für den Leistungshalbleiterschal­ ter LHL bereitstellenden Speicherkondensator C2 verbunden sind und die Mit­ telanzapfung der Sekundärwicklung II an dem negativen Pol des ersten Speicher­ kondensators C2 liegt.
Eine primärseitig zur Verfügung stehende Versorgungsgleichspannung VCC1, die von einem Kondensator C1 gegen Masse (GND) gestützt wird, wird mittels einer aus Transistoren V1.1 bis 1.4 gebildeten Transistorbrückenschaltung in eine von einer Taktfrequenz fCL bestimmte Hilfswechselspannung mit z. B. 100 bis 1000 kHz umgewandelt und der Primärwicklung I des Impulstransfor­ mators T1 zugeführt. Die Taktfrequenz fCL, die über einen Clockeingang CL bereitgestellt ist, wird dabei über einen Steuerwiderstand R3 an die Basis der Transistoren V1.1 und V1.2 direkt und über ein Invertierglied Q2 invertiert an die Basis der Transistoren V1.3 und V1.4 angelegt. Der Impulstransformator T1 übernimmt die erforderliche Potentialtrennung von Steuerungs- und Last­ potential. In der Dioden-Mittelpunktschaltung mit den Dioden V3.1 und V3.2 wird die sekundärseitige Hilfswechselspannung gleichgerichtet und mit dem ersten Speicherkondensator C2 zur Hilfsversorgungsspannung VCC2 geglättet.
Zur Erfassung eines am Leistungshalbleiterschalter LHL auftretenden Störungs­ falles, der ein entsprechendes Statusmeldesignal auslöst, das dann potentialfrei an die übergeordnete (nicht dargestellte) Steuerelektronik weitergegeben werden soll, sind die beiden Enden der Sekundärwicklung II des Impulstrans­ formators T1 zusätzlich über jeweils eine Überwachungsdiode V5, V6 in Reihe mit einem gemeinsamen Überwachungstransistor V4 an die Mittelanzapfung der Sekundärwicklung II angeschlossen. Der Basisanschluß des Überwachungs­ transistors V4 ist mit dem Verbindungspunkt der Reihenschaltung einer Z-Diode V7 mit der Parallelschaltung eines Überwachungskondensators C4 und eines ersten Überwachungswiderstands R4 verbunden, wobei die Z-Diode V7 sowohl über eine Blockdiode V10 an den Kollektoranschluß (Punkt C) des Leistungs­ halbleiterschalters LHL als auch über einen zweiten Überwachungswiderstand R5 an den Gate-Widerstand R6 angeschlossen ist. Die Parallelschaltung von erstem Überwachungswiderstand R4 und Überwachungskondensator C4 liegt an der Mittelanzapfung der Sekundärwicklung II des Impulstransformators T1.
Die Ansteuerschaltung erkennt einen Störungsfall, wenn nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne (Verzugszeit: tv) bei vorliegendem Einschaltsteuer­ signal für den Leistungshalbleiterschalter LHL (iE < IE MIN) die Durchlaßspan­ nung VCE, sat des Leistungshalbleiterschalters größer ist als ein vorgegebener kritischer Referenzwert VCE, krit. Die Verzugszeit tv wird mit den beiden Überwachungswiderständen R4, R5, dem Überwachungskondensator C4 und der Z-Diode V7 eingestellt. Der Referenzwert VCE, krit wird durch die Z-Dioden­ spannung der Diode V7 bestimmt.
Steigt z. B. aufgrund eines Kurzschlußstromes im Leistungshalbleiterschalter LHL die Durchlaßspannung VCE, sat während der Durchlaßphase über den Referenz­ wert VCE, krit an oder verbleibt die Kollektor-Emitter-Spannung am Leistungs- Halbleiterschalter LHL nach dem Einschalten auf einem Wert, der größer als der Referenzwert VCE, krit ist, wird der Überwachungskondensator C4 über die Überwachungswiderstände R4, R5 und die Z-Diode V7 auf eine positive Spannung aufgeladen.
Dauert der beschriebene Störungszustand länger als die vorgegebene Verzugs­ zeit tv, erreicht die Spannung am Überwachungskondensator C4 einen Wert, bei dem der npn-Überwachungstransistor V4 über seine Basis eingeschaltet wird, so daß dieser die Sekundärwicklung II des Impulstransformators T1 über die Überwachungsdioden V5, V6 kurzschließt. Dies führt zu einer deut­ lichen Kollektorstromerhöhung in der primärseitigen Transistorbrückenschaltung mit den Transistoren V1.1 bis V1.4.
Zur Weiterleitung dieser potentialgetrennt über den ansonsten lediglich für die Hilfsenergietransformation vorgesehenen Impulstransformator T1 über­ tragenen Statusmeldung ist die Transistorbrückenschaltung mit den Transistoren V1.1 bis V1.4 in Reihe mit einem Erfassungswiderstand R2 geschaltet, der parallel zu der Basis-Emitterstrecke eines über einen Begrenzungswiderstand R1 ebenfalls an der Versorgungsspannung VCC1 liegenden Erfassungstransistors V2 angeordnet ist.
Durch den erhöhten Kollektorstrom durch die Transistoren V1.1 bis V1.4 der Transistorbrückenschaltung steigt die Spannung am Erfassungswiderstand R2 derart an, daß der Erfassungstransistor V2 eingeschaltet wird und einen Status­ meldeausgang S vom logischen Signalpegel S = 1 (ungestörter Zustand) auf S = 0 (gestörter Zustand) umschaltet. Die übergeordnete Steuerlogik wird dadurch in die Lage versetzt, ein Abschaltsteuersignal (iE < IE MIN) zum Abschalten des Leistungshalbleiterschalters LHL zu erzeugen und so den Leistungshalbleiterschalter LHL vor Überlastung bzw. Zerstörung zu schützen.
Eine weitere Möglichkeit zur potentialfreien Hilfsenergieübertragung besteht in der Anwendung des Sperrwandlerprinzips für den Impulstransformator T1 entsprechend Fig. 2.
Dabei ist das eine Ende der Sekundärwicklung II des Impulstransformators T1 mit dem anderen Ende der Sekundärwicklung II über eine Diode V3 und den ersten, die Einschaltsteuerenergie für den Leistungshalbleiterschalter LHL bereit­ stellenden Speicherkondensator C2 verbunden. Die Diode V3 richtet die vom als Sperrwandler geschalteten Impulstransformator T1 gelieferte Hilfswechsel­ spannung zur Hilfsversorgungsspannung VCC2 gleich. Analog zu der Schaltungs­ anordnung gemäß Fig. 1 ist zwischen die beiden Enden der Sekundärwicklung II zusätzlich eine erste Überwachungsdiode V6.1 in Reihe mit einem ersten Überwachungstransistor V4.1 geschaltet, wobei wiederum der Basisanschluß dieses ersten Überwachungstransistors V4.1 mit dem Verbindungspunkt der Reihenschaltung der Z-Diode V7 mit der Parallelschaltung des Überwachungs­ kondensators C4 und des ersten Überwachungswiderstands R4 verbunden ist.
Im Unterschied zum Durchflußwandler wird beim Sperrwandler nur in der Sperrphase eines über den Steuerwiderstand R3 mit einer Taktfrequenz fCL angesteuerten primärseitigen Schalttransistors V1 Energie auf die Sekundär­ wicklung II des Impulstransformators T1 übertragen. Eine Statusinformation kann aber nur dann in der beschriebenen Weise übertragen werden, wenn sich der Schalttransistor V1 im eingeschalteten Zustand befindet. Daher muß auf der Sekundärseite des Impulstransformators T1 dafür gesorgt werden, daß im Störungsfall ein niederohmiger Pfad in entgegengesetzter Spannungsrichtung zur Spannungsrichtung bei normaler Energieabgabe geschaltet wird.
Dazu dient gemäß Fig. 2 eine Reihenschaltung eines zweiten Überwachungs­ transistors V4.2 und einer zweiten Überwachungsdiode V6.2, die gegenüber der ersten Überwachungsdiode V6.1 also die umgekehrte Polung aufweist und die ebenfalls zwischen den Enden der Sekundärwicklung II des Impulstransformators T1 liegt. Der Basisanschluß des zweiten Überwachungstransistors V4.2 ist über einen Steuerwiderstand R8 und einen Steuerkondensator C5 mit dem Verbindungs­ punkt zwischen erstem Überwachungstransistor V4.1 und erster Überwachungs­ diode V6.1 verbunden, wobei die Basis-Emitterstrecke des zweiten Über­ wachungstransistors V4.2 durch einen Ladewiderstand R7 für den Steuerkon­ densator C5 überbrückt ist.
Der erste Überwachungstransistor V4.1 wird in gleicher Weise wie der Über­ wachungstransistor V4 in Fig. 1 von der Überwachungsschaltung leitend ge­ steuert, wenn die Störfallbedingung vorliegt. In diesem Fall wird der sekun­ därseitige Impulstransformatorstrom vollständig über den ersten Überwachungs­ transistor V4.1 geleitet. Gleichzeitig wird der zweite Überwachungstransistor V4.2 über den vorgeladenen Steuerkondensator C5, den Steuerwiderstand R8 und die Kollektor-Emitterstrecke des ersten Überwachungstransistors V4.1 leitend gesteuert. Damit kann die Störungsmeldung in der zu Fig. 1 beschriebenen Weise über den mit dem Schalttransistor V1 in Reihe liegenden Erfassungs­ widerstand R2, den Erfassungstransistor V2 und den Statusmeldeausgang S erfolgen, sobald der primärseitige Schalttransistor V1 mit dem folgenden Takt der Taktfrequenz fCL eingeschaltet wird. Der dadurch bedingte Zeitverzug des Statusmeldesignals am Statusmeldeausgang S um maximal eine Halbperiode der Taktfrequenz bedeutet keinen Nachteil wenn die Taktfrequenz fCL ausrei­ chend hoch gewählt wird (z. B. fCL < 500 kHz).

Claims (3)

1. Schaltungsanordnung zur potentialfreien Übermittlung einer Status­ meldung eines Leistungshalbleiterschalters, der potentialgetrennt von einer Steuerelektronik über einen optischen Signalkoppler durch eine Ansteuerschaltung gesteuert wird und dessen zu dieser Steuerung be­ nötigte Energie der Ansteuerschaltung über eine Hilfsstromversorgung mit einem magnetischen Impulstransformator bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem als Durchflußwandler geschalteten Impulstransforma­ tor (T1), bei dem beide Enden der Sekundärwicklung (II) über jeweils eine Diode (V3.1, V3.2) mit dem einen Anschluß eines ersten, die Einschaltsteuerenergie für den Leistungshalbleiterschalter (LHL) be­ reitstellenden Speicherkondensator (C2) verbunden sind und die Mittel­ anzapfung der Sekundärwicklung (II) an dem anderen Anschluß des ersten Speicherkondensators (C2) liegt, wobei zwischen diesem ande­ ren Anschluß des ersten Speicherkondensators (C2) und dem negativen Lastkreisanschluß (E) des Leistungshalbleiterschalters (LHL) ein zwei­ ter durch eine Z-Diode (V11) überbrückter, die Abschaltsteuerenergie für den Leistungshalbleiterschalter (LHL) bereitstellender Speicher­ kondensator (C3) geschaltet ist, und wobei
  • a) die beiden Enden der Sekundärwicklung zusätzlich über jeweils eine Überwachungsdiode (V5, V6) in Reihe mit einem gemein­ samen Überwachungstransistor (V4) an die Mittelanzapfung an­ geschlossen sind,
  • b) der Basisanschluß des Überwachungstransistors (V4) mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt der Reihenschaltung einer Z-Diode (V7) mit der Parallelschaltung eines Überwachungs­ kondensators (C4) und eines ersten Überwachungswiderstands (R4) verbunden ist, wobei die Z-Diode (V7) sowohl über eine Block­ diode (V10) an den positiven Lastkreis (C) des Leistungshalb­ leiterschalters (LHL) als auch über einen zweiten Überwachungs­ widerstand (R5) diesseits an einen andererseits mit dem Steuer­ anschluß des Leistungshalbleiterschalters (LHL) verbundenen Gate-Widerstand (R6) angeschlossen ist und die Parallelschal­ tung von erstem Überwachungswiderstand (R4) und Überwachungs­ kondensator (C4) an der Mittelanzapfung der Sekundärwick­ lung (II) des Impulstransformators (T1) liegt und
  • c) auf der Primärseite des Impulstransformators (T1) eine einen erhöhten Strom durch die Primärwicklung (I) erfassende Schal­ tungseinrichtung (R1, R2, V2) vorgesehen ist (Fig. 1).
2. Schaltungsanordnung zur potentialfreien Übermittlung einer Status­ meldung eines Leistungshalbleiterschalters, der potentialgetrennt von einer Steuerelektronik über einen optischen Signalkoppler durch eine Ansteuerschaltung gesteuert wird und dessen zu dieser Steuerung benötigte Energie der Ansteuerschaltung über eine Hilfsstromversor­ gung mit einem magnetischen Impulstransformator bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem als Sperrwandler geschalteten Impulstransformator (T1), bei dem das eine Ende der Sekundärwicklung (II) mit dem anderen Ende der Sekundärwicklung (II) über eine Diode (V3) und einen ersten, die Einschaltsteuerenergie für den Leistungshalbleiterschalter (LHL) bereitstellenden Speicherkondensator (C2) verbunden ist, wobei zwi­ schen dem einen Anschluß des ersten Speicherkondensators (C2) und dem negativen Lastkreisanschluß (E) des Leistungshalbleiterschal­ ters (LHL) ein zweiter durch eine Z-Diode (V11) überbrückter, die Abschaltsteuerenergie für den Leistungshalbleiterschalter (LHL) be­ reitstellender Speicherkondensator (C3) geschaltet ist, und wobei
  • a) zwischen die beiden Enden der Sekundärwicklung (II) zusätzlich eine erste Überwachungsdiode (V6.1) in Reihe mit einem ersten Überwachungstransistor (V4.1) geschaltet ist,
  • b) der Basisanschluß des ersten Überwachungstransistors (V4.1) mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt der Reihenschaltung einer Z-Diode (V7) mit der Parallelschaltung eines Überwachungskon­ densators (C4) und eines ersten Überwachungswiderstands (R4) verbunden ist, wobei die Z-Diode (V7) sowohl über eine Block­ diode (V10) an den positiven Lastkreisanschluß (C) des Leistungs­ halbleiterschalters (LHL) als auch über einen zweiten Überwa­ chungswiderstand (R5) diesseits an einen auf der anderen Seite mit dem Steueranschluß des Leistungshalbleiterschalters (LHL) verbundenen Gate-Widerstand (R6) angeschlossen ist und die Parallelschaltung von erstem Überwachungswiderstand (R4) und Überwachungskondensator (C4) an dem anderen Ende der Sekun­ därwicklung (II) des Impulstransformators (T1) liegt,
  • c) eine weitere Reihenschaltung eines zweiten Überwachungstransistors (V4.2) und einer zweiten Überwachungsdiode (V6.2), die gegen­ über der ersten Überwachungsdiode (V6.1) die umgekehrte Polung aufweist, ebenfalls zwischen den Enden der Sekundärwicklung (II) des Impulstransformators (T1) liegt und der Basisanschluß des zweiten Überwachungstransistors (V4.2) über einen Steuerwiderstand (R8) und einen Steuerkondensator (C5) mit dem Verbindungspunkt zwischen erstem Überwachungstransistor (V4.1) und erster Über­ wachungsdiode (V6.1) verbunden ist, wobei die Basis-Emitter­ strecke des zweiten Überwachungstransistors (V4.2) durch einen Ladewiderstand (R7) für den Steuerkondensator (C5) überbrückt ist und
  • d) auf der Primärseite des Impulstransformators (T1) eine einen erhöhten Strom durch die Primärwicklung (I) erfassende Schal­ tungseinrichtung (R1, R2, V2) vorgesehen ist (Fig. 2).
3. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einen erhöhten Strom durch die Primärwicklung (I) erfassende Einrichtung durch einen mit der Primärwicklung (I) in Reihe liegenden Erfassungswiderstand (R2) gebildet ist, der der Basis-Emitterstrecke eines Erfassungstransistors (V2) parallelgeschaltet ist und diesen bei erhöhtem Strom durch die Primärwicklung (I) derart leitend steuert, daß ein diese Statusmeldung repräsentierendes Signal (S) an der Kol­ lektor-Emitterstrecke des Erfassungstransistors (V2) abgreifbar ist.
DE19934316694 1993-05-14 1993-05-14 Hilfsstromversorgung mit integrierter Statusmeldung für Leistungshalbleiteransteuerung mit Optokopplern Expired - Fee Related DE4316694C1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19934316694 DE4316694C1 (de) 1993-05-14 1993-05-14 Hilfsstromversorgung mit integrierter Statusmeldung für Leistungshalbleiteransteuerung mit Optokopplern

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19934316694 DE4316694C1 (de) 1993-05-14 1993-05-14 Hilfsstromversorgung mit integrierter Statusmeldung für Leistungshalbleiteransteuerung mit Optokopplern

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE4316694C1 true DE4316694C1 (de) 1994-10-06

Family

ID=6488427

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19934316694 Expired - Fee Related DE4316694C1 (de) 1993-05-14 1993-05-14 Hilfsstromversorgung mit integrierter Statusmeldung für Leistungshalbleiteransteuerung mit Optokopplern

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE4316694C1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19539915A1 (de) * 1995-10-27 1997-04-30 Elan Schaltelemente Gmbh Verfahren zur Überwachung wie Stillstands- und/oder Einrichtdrehzahlüberwachung eines Antriebs, insbesondere hochdynamischen Servoantriebs, sowie Lastrelais insbesondere zur Verwendung bei einem entsprechenden Verfahren
DE19922128C1 (de) * 1999-05-12 2001-01-25 Siemens Ag Integrierter Schaltkreis zur Erzeugung eines Ansteuersignals für einen Isolated Gate Bipolar Transistor (IGBT)
EP2276174A3 (de) * 2001-09-28 2012-01-18 Tai-Her Yang Transistor-Treiberschaltung mit photoelektrischer Umwandlung

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0046962B1 (de) * 1980-09-01 1984-02-08 Siemens Aktiengesellschaft Schutzschaltung für einen Schalttransistor
DE3826284A1 (de) * 1988-07-30 1990-02-08 Licentia Gmbh Ueberstromschutz mit statusmeldung bei einer potentialfreien ansteuerschaltung eines insulated-gate-transistors
DE4216177A1 (de) * 1991-05-15 1992-11-19 Mitsubishi Electric Corp Ueberstromschutzvorrichtung fuer ein leistungselement

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0046962B1 (de) * 1980-09-01 1984-02-08 Siemens Aktiengesellschaft Schutzschaltung für einen Schalttransistor
DE3826284A1 (de) * 1988-07-30 1990-02-08 Licentia Gmbh Ueberstromschutz mit statusmeldung bei einer potentialfreien ansteuerschaltung eines insulated-gate-transistors
DE4216177A1 (de) * 1991-05-15 1992-11-19 Mitsubishi Electric Corp Ueberstromschutzvorrichtung fuer ein leistungselement

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ERTL, H. et al: "Potential-Free Gate Drive Circuits For Fast Switching Power Semiconductor Devices",IN: PCI, June 1989 Proceedings, S. 14-30 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19539915A1 (de) * 1995-10-27 1997-04-30 Elan Schaltelemente Gmbh Verfahren zur Überwachung wie Stillstands- und/oder Einrichtdrehzahlüberwachung eines Antriebs, insbesondere hochdynamischen Servoantriebs, sowie Lastrelais insbesondere zur Verwendung bei einem entsprechenden Verfahren
DE19539915B4 (de) * 1995-10-27 2007-06-28 Elan Schaltelemente Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Überwachung wie Stillstands- und/oder Einrichtdrehzahlüberwachung eines Antriebs, insbesondere hochdynamischen Servoantriebs, sowie Lastrelais insbesondere zur Verwendung bei einem entsprechenden Verfahren
DE19922128C1 (de) * 1999-05-12 2001-01-25 Siemens Ag Integrierter Schaltkreis zur Erzeugung eines Ansteuersignals für einen Isolated Gate Bipolar Transistor (IGBT)
EP2276174A3 (de) * 2001-09-28 2012-01-18 Tai-Her Yang Transistor-Treiberschaltung mit photoelektrischer Umwandlung

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69212355T2 (de) Vorrichtung für die galvanische Trennung von Gleichstromsignalen oder eine Gleichstromkomponente enthaltendes Signal
EP0053709B1 (de) Schaltungsanordnung zum Ansteuern mindestens eines Leistungs-FET
DE3632746C2 (de) Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Wechselspannung
DE2821683A1 (de) Schaltersystem
DE68919558T2 (de) Schleifenstromreguliereinrichtung für eine Fernsprechleitung.
EP0019813B1 (de) Elektronischer Sensor-Ein/Aus-Schalter
DE3231788C2 (de) Ansteuerschaltung für elektronische Leistungsschalter
DE3840406A1 (de) Schutzschaltung fuer eine schaltmodus-stromversorgungsschaltung
EP0420997B1 (de) Schaltungsanordnung für ein Sperrwandler-Schaltnetzteil
DE2263867A1 (de) Steuerschaltung fuer thyristoren
DE3045771A1 (de) Schaltungsanordnung zum ansteuern eines leistungs-fet
EP0208065A2 (de) Schaltungsanordnung für die Treiberschaltung von Hochvoltleistungstransistoren
EP0247409A2 (de) Schaltnetzteil mit einem primär getakteten Gleichspannungswandler
EP0203444B1 (de) Primärgetaktetes Schaltnetzteil
DE3813672A1 (de) Wechselrichter fuer eine induktive last
DE2633876A1 (de) Schaltungsanordnung zur erzeugung einer geregelten ausgangsspannung aus einer eingangsgleichspannung
EP0674102B1 (de) Wechselstromzündung mit optimierter elektronischer Schaltung
DE4316694C1 (de) Hilfsstromversorgung mit integrierter Statusmeldung für Leistungshalbleiteransteuerung mit Optokopplern
DE3826284C2 (de)
WO1994013078A1 (de) Schaltungsanordnung zum steuern einer mehrzahl von verbrauchern, insbesondere vorschaltgeräten von lampen
EP0409327A2 (de) Stromversorgungseinrichtung mit Gleichspannungsüberwachungsschaltung
DE2814904C3 (de) Triac-Schaltungsanordnung
EP0652639A2 (de) Treiberschaltung
DE2045840A1 (de) Eingabegerat fur Kodesignale
DE2504785A1 (de) Schaltungsanordnung zur erdfreien uebertragung von signalen ueber trennstellen in fernmeldeanlagen

Legal Events

Date Code Title Description
8100 Publication of the examined application without publication of unexamined application
D1 Grant (no unexamined application published) patent law 81
8320 Willingness to grant licenses declared (paragraph 23)
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: DAIMLER-BENZ AKTIENGESELLSCHAFT, 70567 STUTTGART,

8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70567 STUTTGART, DE

8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: DAIMLERCHRYSLER RAIL SYSTEMS GMBH, 13627 BERLIN, D

8339 Ceased/non-payment of the annual fee