EP3900184A1 - Schaltungsanordnung zum übertragen eines steuersignals, stromrichter und fahrzeug - Google Patents

Schaltungsanordnung zum übertragen eines steuersignals, stromrichter und fahrzeug

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Publication number
EP3900184A1
EP3900184A1 EP19813817.4A EP19813817A EP3900184A1 EP 3900184 A1 EP3900184 A1 EP 3900184A1 EP 19813817 A EP19813817 A EP 19813817A EP 3900184 A1 EP3900184 A1 EP 3900184A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
circuit arrangement
switching
voltage
potential
line
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.)
Withdrawn
Application number
EP19813817.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rainer Edelhäuser
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.)
Valeo eAutomotive Germany GmbH
Original Assignee
Valeo Siemens eAutomotive Germany GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Siemens eAutomotive Germany GmbH filed Critical Valeo Siemens eAutomotive Germany GmbH
Publication of EP3900184A1 publication Critical patent/EP3900184A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/06—Modifications for ensuring a fully conducting state
    • H03K17/063—Modifications for ensuring a fully conducting state in field-effect transistor switches
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/16—Modifications for eliminating interference voltages or currents
    • H03K17/168—Modifications for eliminating interference voltages or currents 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
    • H03K17/04—Modifications for accelerating switching
    • H03K17/041—Modifications for accelerating switching without feedback from the output circuit to the control circuit
    • H03K17/0412—Modifications for accelerating switching without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the control circuit
    • H03K17/04123—Modifications for accelerating switching without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the control circuit in field-effect transistor switches
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/0175—Coupling arrangements; Interface arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/0081—Power supply means, e.g. to the switch driver

Definitions

  • Circuit arrangement for transmitting a control signal, converter and vehicle
  • the present invention relates to a circuit arrangement for transmitting egg NES control signal from an input of the circuit arrangement to a functional element of the circuit arrangement, comprising a first supply line for a first potential, a second supply line for a second potential different from the first potential, a switching line which alternately with the first supply line and the second supply line can be connected, where the functional element has a control input and a capacitance between the control input and the switching line.
  • the invention relates to a power converter and a vehicle.
  • Such circuit arrangements are known, for example, in the case of gate drivers for power converters, a gate of a power semiconductor switching element of the power converter being connected to the switching line of the circuit arrangement.
  • a series circuit comprising a functional element in the form of a MOSFET having a gate-source capacitance and a further resistor is connected in parallel to a gate series resistor in the switching line.
  • the gate series resistor and the further resistor result in a lower total resistance, which increases the switching speed of the power semiconductor switching element compared to a deactivated switching state of the functional element in which only the gate series resistor is effective.
  • an additional voltage source is conventionally provided which is sufficient for both potentials provides high switching voltages for activating and deactivating the functional element regardless of the potential of the switching line at the control input and is switched to the control input depending on the control signal.
  • the additional voltage source causes a high outlay in terms of circuitry and components in such a circuit arrangement.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a less expensive possibility for controlling a functional element on a switching line with changing potentials.
  • the invention is based on the consideration of charging the capacity to one of the target voltages in accordance with the signal state of the control signal whenever the switching line is on a suitable one for reaching the target voltage which is at the potentials. This takes place when the first signal state is present via the first supply line lying at the first potential when the switching line is at the second potential, and when the second signal state is present via the second supply line lying at the second potential when the switching line is at the first Potential lies. If the switching line is at the other potential, there is at least a limitation of the discharge current flow, so that the voltage drop across the capacitance does not reach the voltage interval. The capacitance can thus be brought to the respective target voltage in order to provide a voltage at the control input of the functional element which, regardless of which supply line is connected to the switching line, can clearly follow the signal state at the input.
  • a transmission of the control signal on the input side to the functional element is achieved without having to provide an additional voltage source. This lowers the circuit and component complexity of the circuit arrangement compared to conventional circuit arrangements and reduces their manufacturing costs.
  • the first potential is higher than the second potential.
  • the switching line can be connected or connected to a driver unit for switching the supply lines to the switching line.
  • the functional element can be set up to perform the functions as a function of the voltage drop across the capacitance or between the control input and the switching line.
  • the functions of the functional element can be switching functions, that is to say switching the functional element on and off.
  • the first voltage threshold is higher than the second voltage threshold.
  • the circuit arrangement according to the invention is particularly preferably designed to suppress the discharge current flow when a respective signal state is present. It therefore becomes available during the presence of a each signal state, a particularly stable voltage over the capacitance is sufficient. As a result, the target voltages can be provided in a particularly stable or "clean" manner at the control input of the functional element. As a result, the voltage across the capacitance can be kept longer, which is particularly expedient if there is an operating state in which a potential change on the switching line for a long time - for example in the order of a few seconds - is omitted and the capacitance is accordingly not reloaded for a long time .
  • the circuit arrangement according to the invention can, as will be described in more detail below, have one or more switching devices.
  • the or a respective switching device can have a control connection and a switching path between a first and a second connection of the switching device.
  • the switching path can be controlled as a function of a voltage difference between the control connection and the second connection.
  • the switching device is formed, for example, by a transistor connected with suitable resistors.
  • the first connection of the switching device is connected to a collector or drain connection of the transistor and / or the second connection of the switching device is connected to an emitter or source connection and / or the control connection of the switching device is connected to a base or gate connection of the transistor.
  • the circuit arrangement according to the invention can have a switching device which can be controlled as a function of the control signal, is connected between the first supply line and the control input, and is designed to conduct when the first signal state is present when the switching line is at the second potential.
  • This - also to be referred to as the first switching device - Switching device can therefore provide the charging current flow from the first supply line to the switching line.
  • the first switching device is set up to block during the entire duration of the presence of the second signal state.
  • the first switching device can thus suppress the discharge current flow when the second signal state is present.
  • the second connection of the first switching device is preferably connected to the first supply line.
  • the circuit arrangement according to the invention can furthermore have a switching device which can be controlled as a function of the control signal, is connected between the control input and the second supply line and is set up to conduct when the second signal state is present when the switching line is at the first potential.
  • This switching device which can also be referred to as the second switching device, can therefore provide the charging current flow from the second supply line to the switching line.
  • the second switching device is set up to block for the entire duration of the presence of the first signal state.
  • the second switching device can thus suppress the discharge current flow when the first signal state is present.
  • the second connection of the second switching device is preferably connected to the second supply line.
  • the transistors of the first switching device and the second switching device are preferably of different types, for example npn or pnp bipolar transistors or n or p-channel field effect transistors.
  • the or a respective switching device is at an additional dependence on a potential Control input of the functional element controllable.
  • the first connection of the or a respective switching device is typically connected to the supply line.
  • the circuit complexity is reduced in comparison to the first embodiment, the first switching device when the second signal state is present or the second switching device when the first signal state is present, however, causing a low discharge current flow.
  • this leads to a somewhat less stable voltage lying outside the voltage interval above the capacitance, which, however, can be tolerated depending on the intended use of the circuit arrangement or the design of the functional element.
  • a diode is connected between a respective switching device and the control input, the diodes having opposite forward directions. These are used in particular in the first embodiment to suppress the discharge current flow.
  • resistors are connected in series with a respective diode, the resistors having different resistance values.
  • current flows to the respective supply lines can be set differently by selecting the resistance values.
  • the resistors serve primarily to set a time constant for loading the capacitance.
  • circuit arrangement it can further be provided that it has one or two input-side switching elements, the or a respective switching element connecting the supply lines via a resistor ver.
  • a control connection of the or of a respective switching element can form the input.
  • a control connection of the or a respective switching device is connected between the or a switching element and the resistor.
  • a resistance unit which connects the switching element and the control input to one another. The third embodiment in particular manages without switching devices and is consequently particularly easy to implement.
  • the second embodiment Like the second embodiment, however, it also has a lower voltage stability than the first embodiment.
  • a resistance value of the resistance unit is dependent on a current direction through the resistance unit.
  • current flows to the respective supply lines can be set differently by selecting the resistance values.
  • the functional element is preferably an electronically controlled switch, in particular a field effect transistor.
  • the capacitance is then realized by the gate-source capacitance of the field effect transistor.
  • the circuit arrangement can furthermore have a resistor in the switching line, the electronically controlled switch being connected in series with a further resistor in order to connect both resistors in parallel as a function of the control signal.
  • the circuit arrangement consequently allows the total resistance in the switching line to be varied as a function of the control signal even when the potential on the switching line changes.
  • circuit arrangement according to the invention has a capacitor connected in parallel with the capacitance.
  • the capacitance of the capacitor thus adds up to the capacitance of the functional element.
  • the circuit arrangement can comprise a voltage limiting unit connected in parallel with the capacitance of the functional element, in particular formed from two Zener diodes connected in opposite directions in series.
  • the Target voltages can thus be adapted to a permissible maximum voltage and / or minimum voltage at the control input of the functional unit.
  • the invention relates to a converter comprising at least two half bridges, each having two power switching elements connected in series, a circuit arrangement according to the invention, a driver unit which is set up to control a control connection of one of the power switching elements via the switching line, and a voltage supply unit which is set up for common supply of the driver unit and the circuit arrangement via whose first supply line and second supply line.
  • the invention relates to a vehicle, in particular a hybrid vehicle or electric vehicle, comprising an electric motor which is set up to drive the vehicle, and a converter according to the invention for supplying the electric motor.
  • FIG. 1 shows a circuit diagram of a first exemplary embodiment of a circuit arrangement according to the invention
  • FIG. 2 shows a diagram with voltage profiles over time during the operation of the circuit arrangement shown in FIG. 1; 3 shows a circuit diagram of a second exemplary embodiment of a circuit arrangement according to the invention;
  • FIG. 4 shows a diagram with voltage profiles over time during the operation of the circuit arrangement shown in FIG. 3;
  • FIG. 5 shows a circuit diagram of a third exemplary embodiment of a circuit arrangement according to the invention.
  • Fig. 6 is a schematic diagram of an embodiment of a vehicle according to the invention with an embodiment of a converter according to the invention.
  • Fig. 1 is a circuit diagram of a first embodiment of a circuit arrangement 1, which receives a control signal 3 via an input 2.
  • the circuit arrangement 1 is connected by way of example via further inputs 4, 5 to a voltage supply unit 2a, via an input 6 to a driver unit 6a and via an output 7 to a control terminal 8 of a power switching element 9 in the form of an insulated gate bipolar transistor (IGBT).
  • IGBT insulated gate bipolar transistor
  • the voltage supply unit 2a has a first voltage source 10, which provides a voltage for switching on the power switching element 9, for example +15 volts compared to a potential 11, which corresponds to a potential at a reference terminal 8a (here the emitter terminal) of the power switching element 9, and a second voltage source 12, which provides a voltage for switching off the power switching element 9 of, for example, -8 volts.
  • the driver unit 6a is also connected to the voltage sources 10, 12 and is set up to alternately provide the voltage of the first voltage source 10 or the voltage of the second voltage source 12 at the input 6 of the circuit arrangement as a function of a clocked signal 14.
  • the circuit arrangement 1 comprises a first supply line 15 for a first potential, which is provided via the input 4 from the first voltage source 10, and a second supply line 16 for a second potential, which is provided via the input 5 from the second voltage source 12 . Furthermore, the circuit arrangement 1 comprises a switching line 17 which can be alternately connected to the first supply line 15 and the second supply line 16, which in the present case takes place by means of the driver unit 6a. The switching line 17 thus has a potential 1 1 or the supply lines 15, 16 depending on the clocked signal 14 alternating potential.
  • the circuit arrangement 1 comprises a functional element 18 with a control input 19 and a capacitance 20 between the control input 19 and the switching line 17.
  • the functional element 18 performs functions depending on the voltage drop across the capacitance 20. In order to make these functions dependent on the signal state of the control signal 3, the signal state of the control signal 3 is transmitted from the input 2 to the functional element 18.
  • a first function is carried out when the voltage is safely above a first threshold value, and a second function performed when the voltage is safely below the second threshold.
  • the threshold values therefore limit a voltage interval, which the capacitance 20 - apart from passages when changing between the functions - should not take up regardless of the potential connected to the switching line 17 and the signal state of the control signal 3.
  • the functional element 18 is designed as an electrical switch 21 in the form of a field effect transistor and is used to switch a resistor 22 connected in the switching line 17 in dependence on the control signal 3 in parallel with a further resistor 23 connected in series with the functional element 18 so as to provide a gate resistor having a value lower than the value of the resistor 22 for turning off the power switching element 9.
  • the circuit arrangement 1 is set up to charge the capacitance 20 to a first target voltage by means of a charging current flow when the switching line 17 is on the second in the presence of the first signal state of the control signal 3 via the first supply line 15 Potential lies.
  • the circuit arrangement 1 suppresses an opposite discharge current flow from the capacitance 20 to the first supply line 15 when the switching line 17 is at the first potential in order to keep a voltage falling across the capacitance 20 outside the voltage interval beyond the first threshold value.
  • the circuit arrangement 1 is also set up to charge the capacitance 20 in the presence of the second signal state of the control signal 3 via the second supply line 16 by means of a charging current flow to a second target voltage complementary to the first target voltage when the switching line 17 is at the first potential.
  • the circuit arrangement 1 suppresses a discharge current flow from the capacitance 20 to the second supply lines 16 which is opposite to the charge current flow when the switch line 17 is at the second potential in order to keep the voltage falling across the capacitance 20 outside the voltage interval beyond the second threshold value. That is, the circuit arrangement 1 charges the capacitance 20 when the signal state changes to such a high voltage amount that the control input 19 of the functional unit 18 in the first signal state with respect to the switching line 17 is always at a high potential and in the second signal state with the switching line 17 is always at a low potential, regardless of which supply line 15, 16 is currently connected to the switching line 17.
  • the circuit arrangement 1 has a first switching device 24, which is controllable as a function of the control signal 3 and is connected between the first supply line 15 and the control input 19.
  • the first switching device 24 is set up to lead in the presence of the first signal state to the charge current flow from the first supply line 15 to the capacitance 20 to enable.
  • the first switching device 24 is set up for blocking while the second signal state is present.
  • the circuit arrangement 1 has a second switching device 25, which is controllable as a function of the control signal 3 and is connected between the control input 19 and the second supply line 17.
  • the second switching device 25 is configured to conduct when the second signal state is present in order to enable the charging current flow from the capacitor 20 to the second supply line 17.
  • the second switching device 25 is set up for blocking while the first signal state is present.
  • Both switching devices 24, 25 each include a transistor 26 and a resistor network 27, which sets the operating point of the transistor 26.
  • the transistor 26 thus implements a switching path between a first connection 28 and a second connection 29 of a respective switching device 24, 25.
  • the switching path can therefore be controlled as a function of a voltage difference between a control connection 30 and the second connection 29.
  • the transistor 26 Since the second connection 29 of the first switching device 24 is connected to the high potential of the first supply line 15, the transistor 26 is a pnp bipolar transistor or alternatively a p-channel field effect transistor.
  • the transistor 26 of the second switching device 25 is an npn bipolar transistor or alternatively an n-channel field effect transistor, since the second connection 29 of the second switching device 25 is at the low potential of the second supply line 16.
  • circuit arrangement 1 has a first switching element 31 and a second switching element 32, each of which realizes a switching path between a first terminal 33 and a second terminal 34, the switching path being controllable as a function of a voltage applied to a control terminal 35.
  • the switching elements 31, 32 also have a transistor 36.
  • the control connections 35 are connected directly to the input 2. While the second connections 34 of the switching elements 31, 32 with the second supply line 16 are connected, the first terminal 33 of the first switching element 31 via a resistor 34 and the first terminal 33 of the second switching element 32 are connected via a resistor 35 to the first supply line 15.
  • the control connection 30 of the first switching device 24 is connected between the resistor 34 and the first connection 33 of the first switching element 31. Accordingly, the control connection 30 of the second switching device 25 is connected between the first connection 33 of the second switching element 32 and the resistor 35.
  • Is therefore a positive voltage representing the first signal state at input 2, the switching paths at switching elements 31, 32 become conductive, so that control connections 30 of both switching devices 24, 25 are at the potential of second supply line 16.
  • the switching path of the first switching device 24 becomes conductive, so that the charging current flow can flow.
  • the second switching device 25 blocks in order to suppress the discharge current flow during the entire duration of the presence of the first signal state.
  • a low voltage present at input 2 representing the second signal state leads to the switching elements 31, 32 blocking, so that the control connections 30 of the switching devices 24, 25 are pulled to the potential of the first supply line 15. Accordingly, the switching path of the second switching device 25 becomes conductive, so that the charging current flow can flow, whereas the first switching device 24 blocks in order to suppress the discharge current flow during the entire duration of the presence of the second signal state.
  • the circuit arrangement 1 also has a first diode 37, which is connected to a first resistor 38 in series between the first terminal 28 of the first switching device 24 and the capacitor 20, and a second diode 39, which is connected in series to a second resistor 40 the first connection 28 of the second switching device 25 and the capacitance 20 is connected.
  • the direction of passage of a respective diode 37, 39 corresponds to the direction of the desired charging current flow. This eliminates unwanted discharge Current flows when the device connected to a respective diode 37, 39 GmbHeinrich 24, 25 conducts avoided.
  • a respective time constant of the charging current flow is set by the resistors 37, 40.
  • the circuit arrangement 1 has a capacitor 41 which is connected in parallel with the capacitor 20.
  • the capacitance of the capacitor 41 is added to the capacitance 20, so that suitable time constants of the recharging processes can be set by suitable selection of the capacitance of the capacitor 41 and the values of the resistors 38, 40 for the operation of the circuit arrangement 1.
  • the circuit arrangement 1 has a voltage limiting unit 42 which is connected in parallel to the capacitance 20 of the functional element 18 and is formed from two tens diodes 43, 44 connected in series opposite to one another.
  • the voltage limiting unit 42 limits the voltage applied to the control input 19 to the permissible maximum and minimum values of the functional element 18.
  • FIG. 2 is a diagram of the profile 45 of a voltage U, which drops across the capacitance 20, over the time t during the operation of the circuit arrangement 1.
  • a line 46 marks the voltage of the first supply line 15 related to the potential 11 and a line 47 the voltage of the second supply line 16 related to the potential 11.
  • the voltage interval is provided with a reference symbol 45a.
  • the voltage of the switching line 17 changes with respect to the potential 11 as a function of the clocked signal 14 so often that its influence on the course 45 of the voltage U in FIG. 2 cannot be shown resolved in time.
  • the curve 45 of the voltage across the capacitance 20 corresponds qualitatively to the curve of the control signal 3, which changes its signal state much less frequently than the clocked signal 14.
  • the control input 19 is provided with a clean control voltage which is reduced to ⁇ 17 by the voltage limiting unit 42 Volts is limited.
  • the course 45 has only one low ripple 48 corresponding to the switching frequency of the clocked signal 14, which is due to the fact that the undesired discharge current flow is suppressed but not completely prevented.
  • Fig. 3 is a circuit diagram of a second embodiment of a circuit arrangement 1, wherein the same or equivalent components are provided with identical reference numerals compared to the first embodiment.
  • an identical external circuit as shown in FIG. 1 is assumed.
  • the circuit arrangement 1 is set up to limit the discharge current flow from the capacitance 20 to one of the supply lines 15, 16 during the presence of a respective signal state in order to keep the voltage dropping across the capacitance 20 outside the voltage interval, so that the voltage is greater than the Capacity 20 always reliably realizes one of the functions of the functional element 18.
  • the discharge current flow is not suppressed here.
  • the circuit arrangement 1 can be realized more easily.
  • the second exemplary embodiment of the circuit arrangement has only one switching element 31 and one counter 34.
  • the control inputs 30 of both switching devices 24, 25 are connected between the first connection 33 of the switching element 31 and the resistor 34.
  • the first connection 28 to the first supply line 15 and the second connection 29 via the first diode 37 and the first resistor 38 are connected to the capacitance 20.
  • the second switching device 25 the first connection 28 is connected to the second supply line 16 and the second connection 29 is connected to the capacitance 20 via the second diode 39 and the second resistor 40.
  • the switching devices 24, 25 can be controlled as a function of a potential at the control output 19.
  • the switching devices 24, 25 therefore each implement a voltage follower in which the potential at the second connection 29 follows the potential at the control input 30.
  • the transistor 26 of the first switching device 24 is accordingly realized as an npn bipolar transistor or alternatively as an n-channel field-effect transistor.
  • the transistor 26 of the second switching device 25 is consequently implemented as a pnp bipolar transistor or p-channel field effect transistor.
  • the control signal 3 is transmitted to the functional element 18 using complementary logic. Is therefore at the input 3 a sufficiently low voltage representing the first signal state, the switching element 31 locks and the control connections 30 of the switching devices 24, 25 are pulled to the potential of the first supply line 15.
  • the charging current flows through the first switching device 24 and the first diode 37 to the capacitor 20.
  • the limited discharging current flow to the second supply line 16 also flows temporarily through the second switching device 25, but is less than that Charging current flow is.
  • the switching element 31 conducts when a positive voltage representing the second signal state is present at the input 3.
  • the control connections 30 of the switching devices 24, 25 are at the potential of the second supply line 16.
  • the charge current flow from the capacitor 20 flows through the second switching device 25 and the second diode 39 to the second supply line.
  • the limited discharge current flows to the first supply line 15, which is, however, smaller than the charging current flow.
  • Fig. 4 is a diagram of the course 49 of a voltage U, which falls across the capacitance 20, over the time t during the operation of the second embodiment, the illustration corresponding to Fig. 2 otherwise.
  • the curve 49 of the voltage across the capacitance 20 corresponds qualitatively to the curve of the control signal 3.
  • a well-defined control voltage is provided, which is limited to -17 volts by the voltage limiting unit 42.
  • the curve 49 has a ripple 50 corresponding to the switching frequency of the clocked signal 14, which is greater than the ripple 48 in the first exemplary embodiment. Consequently, the voltage interval 45a is smaller than in the first embodiment.
  • the ripple results from the fact that the discharge current flow is only limited and is not suppressed. For a large number of possible functional elements 19, however, the higher ripple 50 is tolerable.
  • Fig. 5 is a circuit diagram of a third embodiment of a circuit arrangement 1, the same or equivalent components are provided with identical reference numerals compared to the first embodiment. In the explanation of the function of this embodiment, an identical external circuit as shown in Fig. 1 is assumed.
  • the circuit arrangement 1 is set up to limit the discharge current flow from the capacitance 20 to one of the supply lines 15, 16 during the presence of a respective signal state. In contrast to the first exemplary embodiment, the discharge current flow is also not suppressed here.
  • the third embodiment of the circuit arrangement 1 can be realized more easily than the first embodiment and as the second embodiment.
  • the third embodiment of the circuit arrangement 1 only has a switching element 31 and a resistor 34.
  • the switching devices 24, 25 are dispensed with.
  • the switching element 31 is set up to suppress a discharge current flow to the second supply line 17 while the first signal state is present and to suppress a discharge current flow to the first supply line 15 while the second signal state is present.
  • a resistance unit 51 connecting the control input 19 to the switching element 31 is provided, the resistance value of which depends on a current direction of a current flowing through it.
  • the resistance unit 51 has a series circuit comprising a first diode 52 and a first resistor 53 and a series circuit connected in parallel comprising a second diode 54 and a second resistor 55.
  • the diodes 52, 54 have an opposite forward direction and the resistors 53, 55 have different resistance values.
  • Alternative configurations of the resistance unit 51 comprise a first resistor which is connected in series with a parallel circuit comprising a diode and a second resistor, or a first resistor which is connected in parallel with a series circuit comprising a diode and a second resistor.
  • the control signal 3 is transmitted to the functional element 18 with the complementary logic. If there is therefore a sufficiently low voltage representing the first signal state at the input 2, the switching element 31 blocks and the resistance unit 51 is connected to the first supply line 15. In this case, a charge current flows through the first diode 52 to the capacitance 20. However, depending on the potential on the switching line 17, the discharge current flows temporarily to the first supply line 15 through the second diode 54, but this is smaller than the charge current flow.
  • the switching element 31 conducts when a positive voltage representing the second signal state is present at the input 3.
  • the resistance unit 51 is connected to the second supply line 16.
  • the charge current flow from the capacitor 20 flows through the second diode 54 to the second supply line 16.
  • the discharge current flow sometimes flows through the first diode 52 to the second supply line 16, which is, however, smaller than the charge current flow.
  • the course of a voltage which drops across the capacitance 20 essentially corresponds to the course 49 shown in FIG. 4 in the third exemplary embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of an embodiment of a vehicle 56 with an embodiment of a converter 57.
  • the converter 57 comprises three void bridges 58, each of which has two power switching elements 9 connected in series, a control connection 8 of a respective power switching element 9 being connected to a circuit arrangement 1 according to one of the exemplary embodiments described above.
  • a voltage supply unit 2a and a driver unit 6a are also provided, which are set up to control the control connection 8 of the power switching element 9 via the switching line 17.
  • the voltage supply unit 2a is set up to supply the driver unit 6a and the circuit arrangement 1 together via their first supply line 15 and second supply line 16.
  • the circuit arrangement 1, the voltage supply unit 2a and the driver unit 6a in FIG. 6 are only shown for a power switching element 9.
  • the converter 57 also has a control unit 59 which is set up to provide the control signal 3 for all circuit arrangements 1 and a clocked signal 14 for a respective driver unit 6a.
  • the vehicle 56 is a hybrid vehicle or electric vehicle, comprising an electric motor 60 which is set up to drive the vehicle and can be supplied by the converter 57. For this purpose, this converts a DC voltage provided by a high-voltage battery 61 into a three-phase AC voltage for the electric motor 60.

Landscapes

  • Electronic Switches (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)

Abstract

Schaltungsanordnung (1) zum Übertragen eines Steuersignals (3) an ein Funktionselement (18), umfassend - erste und zweite Versorgungsleitungen (15, 16) für ein erstes bzw. zweites Potential, - eine Schaltleitung (17), die wechselweise mit den Versorgungsleitungen (15, 16) verbindbar ist, wobei das Funktionselement (18) eine Kapazität (20) zwischen einem Steuereingang (19) und der Schaltleitung (17) aufweist und die Schaltungsanordnung (1) dazu eingerichtet ist, - die Kapazität (20) bei Vorliegen eines ersten Signalzustands des Steuersignals (3) über die erste Versorgungsleitung (15) mittels eines Ladestromflusses auf eine erste Zielspannung aufzuladen, wenn die Schaltleitung (17) auf dem zweiten Potential liegt, und einen Entladestromfluss zu begrenzen, wenn die Schaltleitung (17) auf dem ersten Potential liegt, um die über der Kapazität (20) abfallende Spannung außerhalb eines durch einen ersten Spannungsschwellwert und einen zweiten Spannungsschwellwert für Funktionen des Funktionselements (18) begrenzten Spannungsintervalls zu halten, und - die Kapazität (20) bei Vorliegen eines zweiten Signalzustands des Steuersignals (3) über die zweite Versorgungsleitung (16) mittels eines Ladestromflusses auf eine komplementäre zweite Zielspannung aufzuladen, wenn die Schaltleitung (17) auf dem ersten Potential liegt, und einen Entladestromfluss zu begrenzen, wenn die Schaltleitung (17) auf dem zweiten Potential liegt, um die Spannung außerhalb des Spannungsintervalls zu halten.

Description

Schaltungsanordnung zum Übertragen eines Steuersignals, Stromrichter und Fahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Übertragen ei nes Steuersignals von einem Eingang der Schaltungsanordnung an ein Funktions element der Schaltungsanordnung, umfassend eine erste Versorgungsleitung für ein erstes Potential, eine zweite Versorgungsleitung für ein vom ersten Potential unterschiedliches zweites Potential, eine Schaltleitung, die wechselweise mit der ersten Versorgungsleitung und der zweiten Versorgungsleitung verbindbar ist, wo bei das Funktionselement einen Steuereingang und eine Kapazität zwischen dem Steuereingang und der Schaltleitung aufweist.
Daneben betrifft die Erfindung einen Stromrichter und ein Fahrzeug.
Derartige Schaltungsanordnungen sind beispielsweise bei Gatetreibern für Strom richter bekannt, wobei ein Gate eines Leistungshalbleiterschaltelements des Stromrichters mit der Schaltleitung der Schaltungsanordnung verbunden ist. Um unterschiedliche Schaltgeschwindigkeiten des Leistungshalbleiterschaltelements zu ermöglichen, ist parallel zu einem Gatevorwiderstand in der Schaltleitung eine Reihenschaltung aus einem Funktionselement in Form eines eine Gate-Source- Kapazität aufweisenden MOSFET und einem weiteren Widerstand geschaltet. Beim Aktivieren des Funktionselements in Abhängigkeit eines Steuersignals erge ben der Gatevorwiderstand und der weitere Widerstand einen niedrigeren Ge samtwiderstand, was die Schaltgeschwindigkeit des Leistungshalbleiterschaltele ments gegenüber einem deaktivierten Schaltzustand des Funktionselements, in dem nur der Gatevorwiderstand wirksam ist, erhöht.
Da die Schaltleitung wechselweise mit dem ersten und dem zweiten Potential ver bunden ist und auch ein Sourceanschluss des MOSFET bzw. des Funktionsele ments auf diesem wechselnden Potential liegt, ist herkömmlicherweise eine zu sätzliche Spannungsquelle vorgesehen, die eine für beide Potentiale ausreichend hohe Schaltspannungen für ein Aktivieren und Deaktivieren des Funktionsele- ments unabhängig vom Potential der Schaltleitung am Steuereingang bereitstellt und in Abhängigkeit des Steuersignals auf den Steuereingang geschaltet wird. Die zusätzliche Spannungsquelle verursacht jedoch einen hohen Schaltungs- und Bauteilaufwand bei einer solchen Schaltungsanordnung.
Der Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, eine aufwandsärmere Möglich keit zum Steuern eines Funktionselements auf einer Schaltleitung mit wechseln den Potentialen anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art, welche dazu eingerichtet ist,
- die Kapazität bei Vorliegen eines ersten Signalzustands des Steuersignals über die erste Versorgungsleitung mittels eines Ladestromflusses auf eine Zielspan nung aufzuladen, wenn die Schaltleitung auf dem zweiten Potential liegt, und ei nen dem Ladestromfluss entgegengesetzten Entladestromfluss aus der Kapazität zu einer der Versorgungsleitungen zu begrenzen, wenn die Schaltleitung auf dem ersten Potential liegt, um eine über der Kapazität abfallende Spannung außerhalb eines durch einen ersten Spannungsschwellwert und einen zweiten Spannungs schwell wert für Funktionen des Funktionselements begrenzten Spannungsinter valls jenseits des ersten Schwellwerts zu halten, und
- die Kapazität bei Vorliegen eines zweiten Signalzustands des Steuersignals über die zweite Versorgungsleitung mittels eines Ladestromflusses auf eine zur Zielspannung im ersten Signalzustand komplementäre Zielspannung aufzuladen, wenn die Schaltleitung auf dem ersten Potential liegt, und einen dem Ladestrom fluss entgegengesetzten Entladestromfluss aus der Kapazität zu einer der Versor gungsleitungen zu begrenzen, wenn die Schaltleitung auf dem zweiten Potential liegt, um die über der Kapazität abfallende Spannung außerhalb des Spannungs intervalls jenseits des zweiten Schwellwerts zu halten.
Die Erfindung beruht auf der Überlegung, die Kapazität immer dann auf eine der Zielspannungen gemäß dem Signalzustand des Steuersignals aufzuladen, wenn die Schaltleitung auf einem für ein Erreichen der Zielspannung geeigneten der bei den Potentiale liegt. Dies erfolgt beim Vorliegen des ersten Signalzustand über die auf dem ersten Potential liegende erste Versorgungsleitung, wenn die Schaltlei tung auf dem zweiten Potential liegt, und beim Vorliegen des zweiten Signalzu stands über die auf dem zweiten Potential liegende zweite Versorgungsleitung, wenn die Schaltleitung auf dem ersten Potential liegt. Liegt die Schaltleitung auf dem jeweils anderen Potential erfolgt zumindest eine Begrenzung des Entlade stromflusses, so dass die über der Kapazität abfallende Spannung nicht in das Spannungsintervall gelangt. Die Kapazität kann so auf die jeweilige Zielspannung gebracht werden, um am Steuereingang des Funktionselements eine Spannung bereitzustellen, die unabhängig davon, welche Versorgungsleitung mit der Schalt leitung verbunden ist, dem Signalzustand am Eingang wohlunterscheidbar folgen kann.
Vorteilhafterweise wird so eine Übertragung des eingangsseitigen Steuersignals an das Funktionselement erreicht, ohne eine zusätzliche Spannungsquelle bereit stellen zu müssen. Dies senkt den Schaltungs- und Bauteilaufwand der Schal tungsanordnung im Vergleich zu herkömmlichen Schaltungsanordnungen und re duziert deren Herstellungskosten.
Typischerweise ist das erste Potential höher als das zweite Potential. Die Schalt leitung kann mit einer Treibereinheit zum Umschalten der Versorgungsleitungen auf die Schaltleitung verbindbar oder verbunden sein. Das Funktionselement kann dazu eingerichtet sein, die Funktionen in Abhängigkeit der über der Kapazität bzw. zwischen dem Steuereingang und der Schaltleitung abfallenden Spannung durch zuführen. Die Funktionen des Funktionselements können Schaltfunktionen, also ein Einschalten und ein Ausschalten des Funktionselements, sein. Typischerweise ist der erste Spannungsschwellwert höher als der zweite Spannungsschwellwert.
Besonders bevorzugt ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung dazu aus gebildet, während des Anliegens eines jeweiligen Signalzustands den Entlade stromfluss zu unterdrücken. Es wird mithin während des Vorliegens eines jeweiligen Signalzustands eine besonders stabile Spannung über der Kapazität er reicht. Dadurch können die Zielspannungen besonders stabil oder "sauber" am Steuereingang des Funktionselements bereitgestellt werden. Dadurch kann die Spannung über Kapazität länger gehalten werden, was insbesondere zweckmäßig ist, wenn ein Betriebszustand vorliegt, in dem ein Potentialwechsel auf der Schalt leitung für längere Zeit - beispielsweise in der Größenordnung von einigen Sekun den - unterbleibt und die Kapazität dementsprechend lange nicht nachgeladen wird. Außerdem ermöglicht dies die Verwendung einfacher Transistoren als Funk tionselemente, die nicht speziell auf bei einer bloßen Begrenzung entstehende Spannungshübe an ihrem Steuereingang ausgelegt und daher kostengünstig sind. So können vorteilhafterweise der Bauteilaufwand und die Kosten der Schaltungs anordnung weiter reduziert werden.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann, wie nachfolgend noch ge nauer beschrieben wird, eine oder mehrere Schalteinrichtung aufweisen. Die oder eine jeweilige Schalteinrichtung kann einen Steueranschluss und eine Schaltstre cke zwischen einem ersten und einem zweiten Anschluss der Schalteinrichtung aufweisen. Typischerweise ist die Schaltstrecke in Abhängigkeit einer Spannungs differenz zwischen dem Steueranschluss und dem zweiten Anschluss steuerbar. Die Schalteinrichtung ist beispielsweise durch einen mit geeigneten Widerständen beschalteten Transistor gebildet. Typischerweise sind dabei der erste Anschluss der Schalteinrichtung mit einem Kollektor- oder Drainanschluss des Transistors und/oder der zweite Anschluss der Schalteinrichtung mit einem Emitter- oder Sourceanschluss und/oder der Steueranschluss der Schalteinrichtung mit einem Basis- oder Gateanschluss des Transistors verbunden.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann eine Schalteinrichtung aufwei sen, die in Abhängigkeit des Steuersignals steuerbar, zwischen der ersten Versor gungsleitung und dem Steuereingang verschaltet und dazu eingerichtet ist, beim Vorliegen des ersten Signalzustands zu leiten, wenn die Schaltleitung auf dem zweiten Potential liegt. Diese - auch als erste Schalteinrichtung zu bezeichnende - Schalteinrichtung kann mithin den Ladestromfluss von der ersten Versorgungslei tung zur Schaltleitung bereitstellen.
Gemäß einer besonders bevorzugten ersten Ausführungsform der erfindungsge mäßen Schalteinrichtung mit der ersten Schalteinrichtung ist diese dazu eingerich tet, während der gesamten Dauer des Vorliegens des zweiten Signalzustands zu sperren. Die erste Schalteinrichtung kann so den Entladestromfluss beim Vorlie gen des zweiten Signalzustands unterdrücken. Dazu ist der zweite Anschluss der ersten Schalteinrichtung bevorzugt an die erste Versorgungsleitung angeschlos sen.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann ferner eine Schalteinrichtung aufweisen, die in Abhängigkeit des Steuersignals steuerbar ist, zwischen dem Steuereingang und der zweiten Versorgungsleitung verschaltet ist und dazu einge richtet ist, beim Vorliegen des zweiten Signalzustands zu leiten, wenn die Schalt leitung auf dem ersten Potential liegt. Diese - auch als zweite Schalteinrichtung zu bezeichnende - Schalteinrichtung kann mithin den Ladestromfluss von der zweiten Versorgungsleitung zur Schaltleitung bereitstellen.
Dabei ist es, insbesondere bei der besonders bevorzugten ersten Ausführungs form, vorteilhaft, dass die zweite Schalteinrichtung dazu eingerichtet ist, während der gesamten Dauer des Vorliegens des ersten Signalzustands zu sperren. Die zweite Schalteinrichtung kann so den Entladestromfluss bei Vorliegen des ersten Signalzustands unterdrücken. Dazu ist der zweite Anschluss der zweiten Schalt einrichtung bevorzugt an die zweite Versorgungsleitung angeschlossen. Die Tran sistoren der ersten Schalteinrichtung und der zweiten Schalteinrichtung sind be vorzugt von unterschiedlichem Typ, also beispielsweise npn- bzw. pnp-Bipolar- transistoren oder n- bzw. p-Kanal-Feldeffekttransistoren.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung mit einer der Schalteinrichtungen oder beiden Schalteinrichtungen ist die oder eine jeweilige Schalteinrichtung in zusätzlicher Abhängigkeit eines Potentials am Steuereingang des Funktionselements steuerbar. In diesem Fall ist typischerweise der erste Anschluss der oder einer jeweiligen Schalteinrichtung mit der Versor gungsleitung verbunden. Bei der zweiten Ausführungsform reduziert sich der Schaltungsaufwand im Vergleich zur ersten Ausführungsform, wobei die erste Schalteinrichtung bei Vorliegen des zweiten Signalzustands bzw. die zweite Schalteinrichtung bei Vorliegen des ersten Signalzustands allerdings einen gerin gen Entladestromfluss verursachen. Dies führt im Vergleich zur ersten Ausfüh rungsform zu einer etwas weniger stabilen, außerhalb des Spannungsintervalls lie gen Spannung über der Kapazität, die aber je nach Einsatzzweck der Schaltungs anordnung oder der Auslegung des Funktionselements tolerierbar sein kann.
Es ist ferner zweckmäßig, wenn zwischen einer jeweiligen Schalteinrichtung und dem Steuereingang jeweils eine Diode verschaltet ist, wobei die Dioden entgegen gesetzte Durchlassrichtungen aufweisen. Diese dienen insbesondere bei der ers ten Ausführungsform zur Unterdrückung des Entladestromflusses.
Dabei wird es bevorzugt, wenn mit einer jeweiligen Diode ein Widerstand in Reihe geschaltet ist, wobei die Widerstände unterschiedliche Widerstandswerte aufwei sen. Bei der zweiten Ausführungsform können Stromflüsse zu den jeweiligen Ver sorgungleitungen durch Wahl der Widerstandswerte unterschiedlich eingestellt werden. Bei der ersten Ausführungsform dienen die Wiederstände hingegen pri mär der Einstellung einer Zeitkonstante für das Laden der Kapazität.
Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung kann ferner vorgesehen sein, dass sie ein oder zwei eingangsseitige Schaltelemente aufweist, wobei das oder ein jeweiliges Schaltelement die Versorgungsleitungen über einen Widerstand ver bindet. Insbesondere kann ein Steueranschluss des oder eines jeweiligen Schalt elements den Eingang bilden. Insbesondere im Hinblick auf die erste und zweite Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass ein Steueranschluss der oder einer jeweiligen Schalteinrichtung zwischen dem oder einem Schaltelement und dem Widerstand angeschlossen ist. Gemäß einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanord nung weist sie eine Widerstandseinheit auf, die das Schaltelement und den Steu ereingang miteinander verbindet. Die dritte Ausführungsform kommt insbesondere ohne Schalteinrichtungen aus und ist folglich besonders einfach zu realisieren.
Wie die zweite Ausführungsform weist sie aber auch eine im Vergleich zur ersten Ausführungsform geringere Spannungsstabilität auf.
Dabei wird es besonders bevorzugt, wenn ein Widerstandswert der Widerstands einheit von einer Stromrichtung durch die Widerstandseinheit abhängig ist. Auch hier können Stromflüsse zu den jeweiligen Versorgungleitungen durch Wahl der Widerstandswerte unterschiedlich eingestellt werden.
Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist das Funktionselement be vorzugt ein elektronisch gesteuerter Schalter, insbesondere ein Feldeffekttransis tor. Die Kapazität ist dann durch die Gate-Source-Kapazität des Feldeffekttransis tors realisiert.
Die Schaltungsanordnung kann ferner einen Widerstand in der Schaltleitung auf weisen, wobei der elektronisch gesteuerte Schalter mit einem weiteren Widerstand in Reihe geschaltet ist, um beide Widerstände in Abhängigkeit des Steuersignals parallel zu schalten. Durch die Schaltungsanordnung kann folglich der Gesamtwi derstand in der Schaltleitung auch bei wechselnden Potentialen auf der Schaltlei tung in Abhängigkeit des Steuersignals variiert werden.
Zweckmäßigerweise ist bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ferner vorgesehen, dass sie einen parallel zur Kapazität geschalteten Kondensator auf weist. Die Kapazität des Kondensators addiert sich mithin zur Kapazität des Funk tionselements.
Außerdem kann die Schaltungsanordnung eine parallel zur Kapazität des Funkti onselements geschaltete, insbesondere aus zwei gegengerichtet in Reihe ge schalteten Zener-Dioden gebildete, Spannungsbegrenzungseinheit umfassen. Die Zielspannungen können so an eine zulässige Maximalspannung und/oder Mini- malspannung am Steuereingang der Funktionseinheit angepasst werden.
Daneben betrifft die Erfindung ein Stromrichter umfassend wenigstens zwei Halb brücken, die jeweils zwei in Reihe geschaltete Leistungsschaltelemente aufwei sen, eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung, eine Treibereinheit, die dazu eingerichtet ist, über die Schaltleitung einen Steueranschluss eines der Leistungs schaltelemente anzusteuern, und eine Spannungsversorgungseinheit, die zum ge meinsamen Versorgen der Treibereinheit und der Schaltungsanordnung über de ren erste Versorgungsleitung und zweite Versorgungsleitung eingerichtet ist.
Die Erfindung betrifft schließlich ein Fahrzeug, insbesondere Hybridfahrzeug oder Elektrofahrzeug, umfassend einen Elektromotor, welcher zum Antreiben des Fahr zeugs eingerichtet ist, und einen erfindungsgemäßen Stromrichter zum Versorgen des Elektromotors.
Alle Ausführungen zur erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung lassen sich ana log auf den erfindungsgemäßen Stromrichter und das erfindungsgemäße Fahr zeug übertragen, so dass die vorgenannten Vorteile auch mit diesen erzielt wer den können.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeich nungen. Diese sind schematische Darstellungen und zeigen:
Fig. 1 ein Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung;
Fig. 2 ein Diagramm mit Spannungsverläufen über die Zeit während des Betriebs der in Fig. 1 gezeigten Schaltungsanordnung; Fig. 3 ein Schaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemä- ßen Schaltungsanordnung;
Fig. 4 ein Diagramm mit Spannungsverläufen über die Zeit während des Betriebs der in Fig. 3 gezeigten Schaltungsanordnung;
Fig. 5 ein Schaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung; und
Fig. 6 eine Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs mit einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stromrichters.
Fig. 1 ist ein Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer Schaltungsanord nung 1 , die über einen Eingang 2 ein Steuersignal 3 erhält. Die Schaltungsanord nung 1 ist exemplarisch über weitere Eingänge 4, 5 mit einer Spannungsversor gungseinheit 2a, über einen Eingang 6 mit einer Treibereinheit 6a und über einen Ausgang 7 mit einem Steueranschluss 8 eines Leistungsschaltelements 9 in Form eines Bipolartransistors mit isoliertem Gate (IGBT) verbunden.
Die Spannungsversorgungseinheit 2a weist eine erste Spannungsquelle 10, die eine Spannung zum Einschalten des Leistungsschaltelements 9 von beispiels weise +15 Volt gegenüber einem Potential 1 1 , das einem Potential an einem Refe renzanschluss 8a (hier dem Emitteranschluss) des Leistungsschaltelements 9 ent spricht, bereitstellt, und eine zweite Spannungsquelle 12, die eine Spannung zum Ausschalten des Leistungsschaltelements 9 von beispielsweise -8 Volt bereitstellt, auf. Die Treibereinheit 6a ist ebenfalls mit den Spannungsquellen 10, 12 verbun den und dazu eingerichtet, in Abhängigkeit eines getakteten Signals 14 wechsel weise die Spannung der ersten Spannungsquelle 10 oder die Spannung der zwei ten Spannungsquelle 12 am Eingang 6 der Schaltungsanordnung bereitzustellen. Die Schaltungsanordnung 1 umfasst eine erste Versorgungsleitung 15 für ein ers tes Potential, welches über den Eingang 4 von der ersten Spannungsquelle 10 be reitgestellt wird, und eine zweite Versorgungsleitung 16 für ein zweites Potential, welches über den Eingang 5 von der zweiten Spannungsquelle 12 bereitgestellt wird. Ferner umfasst die Schaltungsanordnung 1 eine Schaltleitung 17, welche wechselweise mit der ersten Versorgungsleitung 15 und der zweiten Versorgungs leitung 16 verbindbar ist, was vorliegend mittels der Treibereinheit 6a erfolgt. Die Schaltleitung 17 weist mithin ein gegenüber dem Potential 1 1 bzw. den Versor gungsleitungen 15, 16 in Abhängigkeit des getakteten Signals 14 wechselndes Potential auf.
Daneben umfasst die Schaltungsanordnung 1 ein Funktionselement 18 mit einem Steuereingang 19 und einer Kapazität 20 zwischen dem Steuereingang 19 und der Schaltleitung 17 auf. Das Funktionselement 18 führt Funktionen in Abhängig keit der über der Kapazität 20 abfallenden Spannung durch. Um diese Funktionen abhängig vom Signalzustand des Steuersignals 3 zu machen, wird der Signalzu stand des Steuersignals 3 vom Eingang 2 an das Funktionselement 18 übertra gen. Dabei wird eine erste Funktion durchgeführt, wenn die Spannung sicher über einem ersten Schwellwert liegt, und eine zweite Funktion durchgeführt, wenn die Spannung sicher unter dem zweiten Schwellwert liegt. Mithin begrenzen die Schwellwerte ein Spannungsintervall, das die Kapazität 20 - bis auf Durchgänge beim Wechsel zwischen den Funktionen - unabhängig vom mit der Schaltleitung 17 verbundenen Potential und vom Signalzustand des Steuersignals 3 nicht ein nehmen soll.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Funktionselement 18 als elektrischer Schalter 21 in Form eines Feldeffekttransistors ausgebildet und dient dazu, einen in der Schaltleitung 17 verschalteten Widerstand 22 in Abhängigkeit des Steuer signals 3 parallel zu einem weiteren mit dem Funktionselement 18 in Reihe ge schalteten Widerstand 23 zu schalten, um so einen Gatewiderstand mit einem ge ringeren Wert als dem Wert des Widerstand 22 für das Ausschalten des Leis tungsschaltelement 9 bereitzustellen. Zum Übertragen des Steuersignals 3 an das Funktionselement 18 ist die Schal tungsanordnung 1 dazu eingerichtet, die Kapazität 20 bei Vorliegen des ersten Signalzustands des Steuersignals 3 über die erste Versorgungsleitung 15 mittels eines Ladestromflusses auf eine erste Zielspannung aufzuladen, wenn die Schalt leitung 17 auf dem zweiten Potential liegt. Dabei unterdrückt die Schaltungsanord nung 1 einen dem Ladestromfluss entgegengesetzten Entladestromfluss aus der Kapazität 20 zur ersten Versorgungsleitung 15, wenn die Schaltleitung 17 auf dem ersten Potential liegt, um eine über der Kapazität 20 abfallende Spannung außer halb des Spannungsintervalls jenseits des ersten Schwellwerts zu halten. Analog dazu ist die Schaltungsanordnung 1 auch dazu eingerichtet, die Kapazität 20 bei Vorliegen des zweiten Signalzustands des Steuersignals 3 über die zweite Versor gungsleitung 16 mittels eines Ladestromflusses auf eine zur ersten Zielspannung komplementäre zweite Zielspannung aufzuladen, wenn die Schaltleitung 17 auf dem ersten Potential liegt. Dabei unterdrückt die Schaltungsanordnung 1 einen dem Ladestromfluss entgegengesetzten Entladestromfluss aus der Kapazität 20 zur zweiten Versorgungsleitungen 16, wenn die Schaltleitung 17 auf dem zweiten Potential liegt, um die über der Kapazität 20 abfallende Spannung außerhalb des Spannungsintervalls jenseits des zweiten Schwellwerts zu halten. Das heißt, die Schaltungsanordnung 1 lädt die Kapazität 20 bei einem Wechsel des Signalzu stands auf einen so hohen Spannungsbetrag um, dass der Steuereingang 19 der Funktionseinheit 18 im ersten Signalzustand gegenüber der Schaltleitung 17 stets auf einem hohen Potential und im zweiten Signalzustand gegenüber der Schaltlei tung 17 stets auf einem niedrigen Potential liegt, unabhängig davon, welche Ver sorgungsleitung 15, 16 gerade mit der Schaltleitung 17 verbunden ist.
Die Schaltungsanordnung 1 weist dazu eine erste Schalteinrichtung 24 auf, die in Abhängigkeit des Steuersignals 3 steuerbar und zwischen der ersten Versor gungsleitung 15 und dem Steuereingang 19 verschaltet ist. Die erste Schaltein richtung 24 ist dazu eingerichtet, beim Vorliegen des ersten Signalzustands zu lei ten, um den Ladestromfluss von der ersten Versorgungsleitung 15 zur Kapazität 20 zu ermöglichen. Gleichzeitig ist die erste Schalteinrichtung 24 zum Sperren während der zweite Signalzustand vorliegt eingerichtet.
Analog dazu weist die Schaltungsanordnung 1 eine zweite Schalteinrichtung 25 auf, die in Abhängigkeit des Steuersignals 3 steuerbar sowie zwischen dem Steu ereingang 19 und der zweiten Versorgungsleitung 17 verschaltet ist. Die zweite Schalteinrichtung 25 ist dazu eingerichtet, beim Vorliegen des zweiten Signalzu stands zu leiten, um den Ladestromfluss von der Kapazität 20 zur zweiten Versor gungsleitung 17 zu ermöglichen. Gleichzeitig ist die zweite Schalteinrichtung 25 zum Sperren während der erste Signalzustand vorliegt eingerichtet.
Beide Schalteinrichtungen 24, 25 umfassen jeweils einen Transistor 26 und ein Widerstandsnetzwerk 27, welches den Arbeitspunkt des Transistors 26 einstellt. Der Transistor 26 realisiert somit eine Schaltstrecke zwischen einem ersten An schluss 28 und einem zweiten Anschluss 29 einer jeweiligen Schalteinrichtung 24, 25. Die Schaltstrecke ist mithin in Abhängigkeit einer Spannungsdifferenz zwi schen einem Steueranschluss 30 und dem zweiten Anschluss 29 steuerbar. Da der zweite Anschluss 29 der ersten Schalteinrichtung 24 mit dem hohen Potential der ersten Versorgungsleitung 15 verbunden ist, ist der Transistor 26 ein pnp-Bi- polartransistor oder alternativ ein p-Kanal-Feldeffekttransistor. Analog dazu zu ist der Transistor 26 der zweiten Schalteinrichtung 25 ein npn-Bipolartransistor oder alternativ ein n-Kanal-Feldeffekttransistor, da der zweite Anschluss 29 der zweiten Schalteinrichtung 25 auf dem niedrigen Potential der zweiten Versorgungsleitung 16 liegt.
Darüber hinaus weist Schaltungsanordnung 1 ein erstes Schaltelement 31 und ein zweites Schaltelement 32 auf, die jeweils eine Schaltstrecke zwischen einem ers ten Anschluss 33 und einen zweiten Anschluss 34 realisieren, wobei die Schalt strecke in Abhängigkeit einer an einem Steueranschluss 35 anliegenden Span nung steuerbar ist. Die Schaltelemente 31 , 32 weisen ferner einen Transistor 36 auf. Die Steueranschlüsse 35 sind dabei unmittelbar mit dem Eingang 2 verbun den. Während die zweiten Anschlüsse 34 der Schaltelemente 31 , 32 mit der zweiten Versorgungsleitung 16 verbunden sind, sind der erste Anschluss 33 des ersten Schaltelements 31 über einen Widerstand 34 und der erste Anschluss 33 des zweiten Schaltelements 32 über einen Widerstand 35 mit der ersten Versor gungsleitung 15 verbunden. Der Steueranschluss 30 der ersten Schalteinrichtung 24 ist dazu zwischen dem Widerstand 34 und dem ersten Anschluss 33 des ersten Schaltelement 31 angeschlossen. Dementsprechend ist der Steueranschluss 30 der zweiten Schalteinrichtung 25 zwischen dem ersten Anschluss 33 des zweiten Schaltelements 32 und dem Widerstand 35 angeschlossen.
Liegt mithin am Eingang 2 eine den ersten Signalzustand repräsentierende posi tive Spannung an, werden die Schaltstrecken bei der Schaltelemente 31 , 32 lei tend, so dass die Steueranschlüsse 30 beider Schalteinrichtung 24, 25 auf dem Potential der zweiten Versorgungsleitung 16 liegen. Dadurch wird zum einen die Schaltstrecke der ersten Schalteinrichtung 24 leitend, so dass der Ladestromfluss fließen kann. Zum anderen sperrt die zweite Schalteinrichtung 25, um den Entla destromfluss während der gesamten Dauer des Vorliegens des ersten Signalzu stands zu unterdrücken. Analog dazu führt eine am Eingang 2 anliegende, den zweiten Signalzustand repräsentierende geringe Spannung dazu, dass die Schalt elemente 31 , 32 sperren, so dass die Steueranschlüsse 30 der Schalteinrichtun gen 24, 25 auf dem Potential der ersten Versorgungsleitung 15 gezogen werden. Entsprechend wird die Schaltstrecke der zweiten Schalteinrichtung 25 leitend, so dass der Ladestromfluss fließen kann, wohingegen die erste Schalteinrichtung 24 sperrt, um den Entladestromfluss während der gesamten Dauer des Vorliegens des zweiten Signalzustands zu unterdrücken.
Die Schaltungsanordnung 1 weist ferner eine erste Diode 37, die mit einem ersten Widerstand 38 in Reihe zwischen dem ersten Anschluss 28 der ersten Schaltein richtung 24 und der Kapazität 20 verschaltet ist, und eine zweite Diode 39, die mit einem zweiten Widerstand 40 in Reihe zwischen dem ersten Anschluss 28 der zweiten Schalteinrichtung 25 und der Kapazität 20 verschaltet ist, auf. Die Durch lassrichtung einer jeweiligen Diode 37, 39 entspricht dabei der Richtung des je weils gewünschten Ladestromflusses. Dadurch werden unerwünschte Entlade- stromflüsse, wenn die mit einer jeweiligen Diode 37, 39 verbundene Schalteinrich tung 24, 25 leitet, vermieden. Durch die Widerstände 37, 40 wird eine jeweilige Zeitkonstante des Ladestromflusses eingestellt.
Daneben weist die Schaltungsanordnung 1 einen Kondensator 41 auf, der parallel zur Kapazität 20 geschaltet ist. Die Kapazität des Kondensator 41 addiert sich zur Kapazität 20, so dass durch geeignete Wahl der Kapazität des Kondensator 41 und der Werte der Widerstände 38, 40 für den Betrieb der Schaltungsanordnung 1 geeignete Zeitkonstanten der Umladevorgänge einstellbar sind.
Schließlich weist die Schaltungsanordnung 1 eine Spannungsbegrenzungseinheit 42 auf, die parallel zur Kapazität 20 des Funktionselements 18 geschaltet ist und aus zwei zueinander entgegengesetzt in Reihe geschalteten Zehnerdioden 43, 44 gebildet ist. Die Spannungsbegrenzungseinheit 42 begrenzt dabei die am Steuer eingang 19 anliegende Spannung auf zulässige Maximal- und Minimalwerte des Funktionselements 18.
Fig. 2 ist ein Diagramm des Verlaufs 45 einer Spannung U, welche über der Kapa zität 20 abfällt, über die Zeit t während des Betriebs der Schaltungsanordnung 1 . Dabei markieren eine Linie 46 die auf das Potential 1 1 bezogene Spannung der ersten Versorgungsleitung 15 und eine Linie 47 die auf das Potential 1 1 bezogene Spannung der zweiten Versorgungsleitung 16. Das Spannungsintervall ist mit ei nem Bezugszeichen 45a versehen. Die Spannung der Schaltleitung 17 wechselt gegenüber dem Potential 1 1 in Abhängigkeit des getakteten Signals 14 so oft, dass ihr Einfluss auf den Verlauf 45 der Spannung U in Fig. 2 nicht zeitlich aufge löst darstellbar ist.
Der Verlauf 45 der Spannung über der Kapazität 20 entspricht dabei qualitativ dem Verlauf des Steuersignals 3, welches seinen Signalzustand wesentlich selte ner wechselt als das getaktete Signal 14. Ersichtlich wird dem Steuereingang 19 eine saubere Steuerspannung bereitgestellt, die durch die Spannungsbegren zungseinheit 42 auf ±17 Volt begrenzt ist. Der Verlauf 45 weist lediglich eine geringe, der Schaltfrequenz des getakteten Signals 14 entsprechende Welligkeit 48 auf, der daher rührt, dass der unerwünschte Entladestromfluss zwar unter drückt aber nicht vollständig unterbunden wird.
Fig. 3 ist ein Schaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Schaltungsan ordnung 1 , wobei gleiche oder gleichwirkende Komponenten im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Bei der Erläuterung der Funktion dieses Ausführungsbeispiels wird eine identische äußere Beschaltung wie in Fig. 1 dargestellt angenommen.
Die Schaltungsanordnung 1 ist dazu eingerichtet während des Vorliegens eines je weiligen Signalzustands den Entladestromfluss aus der Kapazität 20 zu einer der Versorgungsleitungen 15, 16 zu begrenzen, um die über der Kapazität 20 abfal lende Spannung außerhalb des Spannungsintervalls zu halten, sodass die Span nung über der Kapazität 20 stets zuverlässig eine der Funktionen des Funktions elements 18 realisiert. Eine Unterdrückung des Entladestromflusses erfolgt im Ge gensatz zum ersten Ausführungsbeispiel hier also nicht. Dafür lässt sich die Schal tungsanordnung 1 einfacher realisieren.
Im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel weist das zweite Ausführungsbei spiel der Schaltungsanordnung lediglich ein Schaltelement 31 und einen Wider stand 34 auf. Die Steuereingänge 30 beider Schalteinrichtungen 24, 25 sind zwi schen dem ersten Anschluss 33 des Schaltelements 31 und dem Widerstand 34 angeschlossen. Darüber hinaus sind bei der ersten Schalteinrichtung 24 der erste Anschluss 28 mit der ersten Versorgungsleitung 15 und der zweite Anschluss 29 über die erste Diode 37 und den ersten Widerstand 38 mit der Kapazität 20 ver bunden. Bei der zweiten Schalteinrichtung 25 sind der erste Anschluss 28 mit der zweiten Versorgungsleitung 16 und der zweite Anschluss 29 über die zweite Diode 39 und den zweiten Widerstand 40 mit der Kapazität 20 verbunden. Dadurch sind die Schalteinrichtungen 24, 25 in zusätzlicher Abhängigkeit eines Potentials am Steuerausgang 19 steuerbar. Die Schalteinrichtungen 24, 25 realisieren mithin je weils einen Spannungsfolger, bei dem das Potential am zweiten Anschluss 29 dem Potential am Steuereingang 30 folgt. Der Transistor 26 der ersten Schaltein richtung 24 ist dementsprechend als npn-Bipolartransistor oder alternativ als n-Ka nal-Feldeffekttransistor realisiert. Der Transistor 26 der zweiten Schalteinrichtung 25 ist folglich als pnp-Bipolartransistor oder p-Kanal-Feldeffekttransistor realisiert.
Im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel wird das Steuersignal 3 mit einer komplementären Logik zum Funktionselement 18 übertragen. Liegt mithin am Ein gang 3 eine den ersten Signalzustand repräsentierende hinreichend geringe Spannung an, so sperrt das Schaltelement 31 und die Steueranschlüsse 30 der Schalteinrichtungen 24, 25 werden auf das Potential der ersten Versorgungslei tung 15 gezogen. Dabei fließt der Ladestromfluss durch die erste Schalteinrich tung 24 und die erste Diode 37 zur Kapazität 20. Durch die zweite Schalteinrich tung 25 fließt jedoch in Abhängigkeit des Potentials auf der Schaltleitung 17 auch zeitweise der begrenzte Entladestromfluss zur zweiten Versorgungsleitung 16, der jedoch kleiner als der Ladestromfluss ist.
Analog dazu leitet das Schaltelement 31 , wenn am Eingang 3 eine den zweiten Signalzustand repräsentierende positive Spannung anliegt. In diesem Fall liegen die Steueranschlüsse 30 der Schalteinrichtungen 24, 25 auf dem Potential der zweiten Versorgungsleitung 16. Dabei fließt der Ladestromfluss von der Kapazität 20 durch die zweite Schalteinrichtung 25 und die zweite Diode 39 zur zweiten Ver sorgungsleitung. Durch die erste Schalteinrichtung 24 fließt jedoch in Abhängigkeit des Potentials der Schaltleitung 17 auch zeitweise der begrenzte Entladestrom fluss zur ersten Versorgungsleitung 15, der jedoch kleiner als der Ladestromfluss ist.
Fig. 4 ist ein Diagramm des Verlaufs 49 einer Spannung U, welche über der Kapa zität 20 abfällt, über die Zeit t während des Betriebs des zweiten Ausführungsbei spiels, wobei die Darstellung im Übrigen Fig. 2 entspricht.
Der Verlauf 49 der Spannung über der Kapazität 20 entspricht dabei qualitativ dem Verlauf des Steuersignals 3. Ersichtlich wird am Steuereingang 19 eine bezüglich der Signalzustände wohldefinierte Steuerspannung bereitgestellt, die durch die Spannungsbegrenzungseinheit 42 auf -17 Volt begrenzt ist. Der Verlauf 49 weist eine der Schaltfrequenz des getakteten Signals 14 entsprechende Wellig keit 50 auf, die größer als die Welligkeit 48 im ersten Ausführungsbeispiel ist. Folglich ist auch das Spannungsintervall 45a kleiner als im ersten Ausführungsbei spiel. Die Welligkeit resultiert daraus, dass der Entladestromfluss lediglich be grenzt und nicht unterdrückt wird. Für eine Vielzahl von möglichen Funktionsele menten 19 ist die höhere Welligkeit 50 jedoch tolerierbar.
Fig. 5 ist ein Schaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels einer Schaltungsanord nung 1 , wobei gleiche oder gleichwirkende Komponenten im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Bei der Erläu terung der Funktion dieses Ausführungsbeispiels wird eine identische äußere Be schaltung wie in Fig. 1 dargestellt angenommen.
Die Schaltungsanordnung 1 ist dazu eingerichtet während des Vorliegens eines je weiligen Signalzustands den Entladestromfluss aus der Kapazität 20 zu einer der Versorgungsleitungen 15, 16 zu begrenzen. Eine Unterdrückung des Entlade stromflusses erfolgt im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel auch hier nicht. Dafür lässt sich das dritte Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung 1 einfacher als das erste Ausführungsbeispiel und als das zweite Ausführungsbei spiel realisieren.
Im Vergleich zu Fig. 1 weist das dritte Ausführungsbeispiel der Schaltungsanord nung 1 lediglich ein Schaltelement 31 und einen Widerstand 34 auf. Auf die Schalteinrichtungen 24, 25 (vgl. Fig. 1 ) wird verzichtet. Das Schaltelement 31 dazu eingerichtet, einen Entladestromfluss zur zweiten Versorgungsleitung 17 während des Vorliegens des ersten Signalzustands zu unterdrücken und einen Entlade stromfluss zur ersten Versorgungsleitung 15 während des Vorliegens des zweiten Signalzustands zu unterdrücken. Außerdem ist eine den Steuereingang 19 mit dem Schaltelement 31 verbindende Widerstandseinheit 51 vorgesehen, deren Widerstandswert von einer Stromrich tung eines durch sie fließenden Stroms abhängig ist. Dazu weist die Widerstands einheit 51 eine Reihenschaltung aus einer ersten Diode 52 und einem ersten Wi derstand 53 und eine dazu parallel geschaltete Reihenschaltung aus einer zweiten Diode 54 und einem zweiten Widerstand 55 auf. Dabei weisen die Dioden 52, 54 eine entgegengesetzte Durchlassrichtung auf und die Widerstände 53, 55 unter schiedliche Widerstandswerte auf. Alternative Ausgestaltungen der Widerstands einheit 51 umfassen einen ersten Widerstand, der in Reihe mit einer Parallelschal tung aus einer Diode und einem zweiten Widerstand geschaltet ist, oder einen ers ten Widerstand, der parallel zu einer Reihenschaltung aus einer Diode und einem zweiten Widerstand geschaltet ist.
Im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel wird das Steuersignal 3 mit der kom plementären Logik zum Funktionselement 18 übertragen. Liegt mithin am Eingang 2 eine den ersten Signalzustand repräsentierende hinreichend geringe Spannung an, so sperrt das Schaltelement 31 und die Widerstandseinheit 51 ist mit der ers ten Versorgungsleitung 15 verbunden. Dabei fließt ein Ladestromfluss durch die erste Diode 52 zur Kapazität 20. Durch die zweite Diode 54 fließt jedoch in Abhän gigkeit des Potentials auf der Schaltleitung 17 auch zeitweise der Entladestrom fluss zur ersten Versorgungsleitung 15, der jedoch kleiner als der Ladestromfluss ist.
Analog dazu leitet das Schaltelement 31 , wenn am Eingang 3 eine den zweiten Signalzustand repräsentierende positive Spannung anliegt. In diesem Fall ist die Widerstandseinheit 51 mit der zweiten Versorgungsleitung 16 verbunden. Dabei fließt der Ladestromfluss von der Kapazität 20 durch die zweite Diode 54 zur zwei ten Versorgungsleitung 16. Durch erste Diode 52 fließt jedoch in Abhängigkeit des Potentials der Schaltleitung 17 auch zeitweise der Entladestromfluss zur zweiten Versorgungsleitung 16, der jedoch kleiner als der Ladestromfluss ist. Der Verlauf einer Spannung, welche über der Kapazität 20 abfällt, entspricht im dritten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen dem in Fig. 4 gezeigten Verlauf 49.
Fig. 6 ist eine Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiels eines Fahrzeugs 56 mit ei nem Ausführungsbeispiel eines Stromrichters 57.
Der Stromrichter 57 umfasst drei Flalbbrücken 58, die jeweils zwei in Reihe ge schaltete Leistungsschaltelemente 9 aufweisen, wobei ein Steueranschluss 8 ei nes jeweiligen Leistungsschaltelements 9 mit einer Schaltungsanordnung 1 nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele verbunden ist. Für jedes Leistungsschaltelement 9 sind ferner eine Spannungsversorgungeinheit 2a und eine Treibereinheit 6a vorgesehen, die dazu eingerichtet ist, über die Schaltleitung 17 den Steueranschluss 8 des Leistungsschaltelements 9 anzusteuern. Die Span nungsversorgungseinheit 2a ist dabei zum gemeinsamen Versorgen der Treiber einheit 6a und der Schaltungsanordnung 1 über deren erste Versorgungsleitung 15 und zweite Versorgungsleitung 16 eingerichtet. Aus Gründen der Übersichtlich keit sind die Schaltungsanordnung 1 , die Spannungsversorgungseinheit 2a und die Treibereinheit 6a in Fig. 6 nur für ein Leistungsschaltelement 9 dargestellt.
Der Stromrichter 57 weist ferner eine Steuereinheit 59 auf, die dazu eingerichtet ist, das Steuersignal 3 für alle Schaltungsanordnungen 1 und ein getaktetes Signal 14 für eine jeweilige Treibereinheit 6a bereitzustellen.
Das Fahrzeug 56 ist ein Hybridfahrzeug oder Elektrofahrzeug, umfassend einen Elektromotor 60, welcher zum Antreiben des Fahrzeugs eingerichtet ist und durch den Stromrichter 57 versorgbar ist. Dieser wandelt dazu eine von einer Hochvolt batterie 61 bereitgestellt Gleichspannung in eine dreiphasige Wechselspannung für den Elektromotor 60.

Claims

Patentansprüche
1. Schaltungsanordnung (1 ) zum Übertragen eines Steuersignals (3) von ei nem Eingang (2) der Schaltungsanordnung (1 ) an ein Funktionselement (18) der Schaltungsanordnung (1 ), umfassend
- eine erste Versorgungsleitung (15) für ein erstes Potential,
- eine zweite Versorgungsleitung (16) für ein vom ersten Potential unterschiedli ches zweites Potential,
- eine Schaltleitung (17), die wechselweise mit der ersten Versorgungsleitung (15) und der zweiten Versorgungsleitung (16) verbindbar ist,
wobei das Funktionselement (18) einen Steuereingang (19) und eine Kapazität (20) zwischen dem Steuereingang (19) und der Schaltleitung (17) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung (1 ) dazu eingerichtet ist,
- die Kapazität (20) bei Vorliegen eines ersten Signalzustands des Steuersignals (3) über die erste Versorgungsleitung (15) mittels eines Ladestromflusses auf eine erste Zielspannung aufzuladen, wenn die Schaltleitung (17) auf dem zweiten Po tential liegt, und einen dem Ladestromfluss entgegengesetzten Entladestromfluss aus der Kapazität (20) zu einer der Versorgungsleitungen (15, 16) zu begrenzen, wenn die Schaltleitung (17) auf dem ersten Potential liegt, um eine über der Kapa zität (20) abfallende Spannung außerhalb eines durch einen ersten Spannungs schwellwert und einen zweiten Spannungsschwellwert für Funktionen des Funkti onselements (18) begrenzten Spannungsintervalls jenseits des ersten Schwell werts zu halten, und
- die Kapazität (20) bei Vorliegen eines zweiten Signalzustands des Steuersignals (3) über die zweite Versorgungsleitung (16) mittels eines Ladestromflusses auf eine zur ersten Zielspannung komplementäre zweite Zielspannung aufzuladen, wenn die Schaltleitung (17) auf dem ersten Potential liegt, und einen dem Lade stromfluss entgegengesetzten Entladestromfluss aus der Kapazität (20) zu einer der Versorgungsleitungen (15, 16) zu begrenzen, wenn die Schaltleitung (17) auf dem zweiten Potential liegt, um die über der Kapazität (20) abfallende Spannung außerhalb des Spannungsintervalls jenseits des zweiten Schwellwerts zu halten.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 , welche dazu ausgebildet ist, wäh rend des Vorliegens eines jeweiligen Signalzustands den Entladestromfluss zu un terdrücken.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, welche eine Schalteinrich tung (24) aufweist, die in Abhängigkeit des Steuersignals (3) steuerbar, zwischen der ersten Versorgungsleitung (15) und dem Steuereingang (19) verschaltet und dazu eingerichtet ist, beim Vorliegen des ersten Signalzustands zu leiten, wenn die Schaltleitung (17) auf dem zweiten Potential liegt.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, wobei die Schalteinrichtung (24) dazu eingerichtet ist, während der gesamten Dauer des Vorliegens des zweiten Signalzustands zu sperren.
5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche eine Schalteinrichtung (25) aufweist, die in Abhängigkeit des Steuersignals (3) steuerbar ist, zwischen dem Steuereingang (19) und der zweiten Versorgungslei tung (16) verschaltet ist und dazu eingerichtet ist, beim Vorliegen des zweiten Sig nalzustands zu leiten, wenn die Schaltleitung (17) auf dem ersten Potential liegt.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, wobei die Schalteinrichtung (25) dazu eingerichtet ist, während der gesamten Dauer des Vorliegens des ersten Sig nalzustands zu sperren.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 5, wobei die oder eine jewei lige Schalteinrichtung (24, 25) in zusätzlicher Abhängigkeit eines Potentials am Steuereingang (19) des Funktionselements (18) steuerbar ist.
8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wenn auf die Ansprüche 3 und 5 rückbezogen, wobei zwischen einer jeweiligen Schalt einrichtung (24, 25) und dem Steuereingang (19) jeweils eine Diode (37, 39) ver schaltet ist, wobei die Dioden entgegengesetzte Durchlassrichtungen aufweisen.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, wobei mit einer jeweiligen Diode (37, 39) ein Widerstand (38, 40) in Reihe geschaltet ist, wobei die Widerstände (38, 40) unterschiedliche Widerstandswerte aufweisen.
10. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche ein oder zwei eingangsseitige Schaltelemente (31 , 32) aufweist, wobei das oder ein jeweiliges Schaltelement die Versorgungsleitungen (15, 16) über einen Wider stand (34, 35) verbindet.
1 1 . Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, wenn auf Anspruch 3 und/oder Anspruch 5 rückbezogen, wobei ein Steueranschluss (30) der oder einer jeweili gen Schalteinrichtung (24, 25) zwischen dem oder einem Schaltelement (31 , 32) und dem Widerstand (34, 35) angeschlossen ist.
12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, welche eine Widerstandseinheit (51 ) aufweist, die das Schaltelement (31 ) und den Steuereingang (19) miteinander verbindet.
13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12, wobei ein Widerstandswert der Widerstandseinheit (51 ) von einer Stromrichtung durch die Widerstandseinheit ab hängig ist.
14. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Funktionselement (18) ein elektronisch gesteuerter Schalter (21 ) ist.
15. Schaltungsanordnung nach Anspruch 14, welche einen Widerstand (22) in der Schaltleitung aufweist, wobei der elektronisch gesteuerte Schalter (21 ) mit ei nem weiteren Widerstand (23) in Reihe geschaltet ist, um beide Widerstände (22, 23) in Abhängigkeit des Steuersignals (3) parallel zu schalten.
16. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche einen parallel zur Kapazität (20) des Funktionselements (18) geschalteten Kon densator (41 ) aufweist.
17. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche eine parallel zur Kapazität (20) des Funktionselements (18) geschaltete Span nungsbegrenzungseinheit (42) umfasst.
18. Stromrichter (57), umfassend
- wenigstens zwei Flalbbrücken (58), die jeweils zwei in Reihe geschaltete Leis tungsschaltelemente (9) aufweisen,
- eine Schaltungsanordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
- eine Treibereinheit (6a), die dazu eingerichtet ist, über die Schaltleitung (17) ei nen Steueranschluss (8) eines der Leistungsschaltelemente (9) anzusteuern, und - eine Spannungsversorgungseinheit (2a), die zum gemeinsamen Versorgen der
Treibereinheit (6a) und der Schaltungsanordnung (1 ) über deren erste Versor gungsleitung (15) und zweite Versorgungsleitung (17) eingerichtet ist.
19. Fahrzeug (56), insbesondere Hybridfahrzeug oder Elektrofahrzeug, umfas- send einen Elektromotor (60), welcher zum Antreiben des Fahrzeugs (56) einge richtet ist, und einen Stromrichter (57) nach Anspruch 18 zum Versorgen des Elektromotors (60).
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0617512A3 (de) * 1993-03-22 1995-06-28 Siemens Ag Aktiver Gate-Widerstand.
DE102007022515A1 (de) * 2007-05-14 2008-11-20 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Steuereinheit zur Ansteuerung einer elektrischen Maschine
JPWO2015111154A1 (ja) * 2014-01-22 2017-03-23 株式会社安川電機 スイッチング回路、インバータ回路、及びモータ制御装置
JP2015154591A (ja) * 2014-02-14 2015-08-24 ローム株式会社 ゲート駆動回路および電源装置
US9837887B1 (en) * 2016-08-01 2017-12-05 Ford Global Technologies, Llc IGBT gate drive with active turnoff to reduce switching loss
US9813009B1 (en) * 2017-02-07 2017-11-07 Ford Global Technologies, Llc Active gate clamping for inverter switching devices using grounded gate terminals
US10611246B2 (en) * 2017-03-29 2020-04-07 Ford Global Technologies, Llc Gate driver with temperature compensated turn-off

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