JP6820495B2 - 抵抗器を切り替えるための組立品 - Google Patents

Description

本発明は、熱放射型の第１の抵抗器と、第１の抵抗器を切り替えるための制御デバイスと、駆動電圧に直接関係しない電位にある（特に接地された）構成部品、特に筐体及び／又はシャーシ構成部品とを備えた装置であって、
第１の抵抗器が、請求項１に記載された構成部品、特に筐体又はシャーシ構成部品に空間的に近接して配置される、装置、及び請求項１０に記載された対応する制御方法に関する。

図１は、従来技術を例示し、筐体に近接して位置し、抵抗器Ｒ１〜Ｒ４によって記号で表される抵抗器を示す。抵抗器は、筐体における熱を放散させるために冷却される。

キャパシタＣ１〜Ｃ５は、抵抗器に関連付けられ、抵抗器の筐体との空間的に近接した接続によって生じる容量の記号表示に対応する。

トランジスタＭは、抵抗器（Ｒ１〜Ｒ４）をオン及びオフに切り替える。トランジスタＭがオフに切り替えられた場合、抵抗器全体（Ｒ１〜Ｒ４）は、供給電圧にある。次いで、トランジスタＭがオンに切り替えられた場合、抵抗器（Ｒ１〜Ｒ４）の両端間の電圧が変化する。Ｒ４の下端（図１）は０Ｖに向かうが、Ｒ１の上端（図１）は供給電圧にとどまる。中間電圧、すなわち、抵抗器全体（Ｒ１〜Ｒ４）のＲ２の下端（図１）とＲ３の上端（図１）との間は、供給電圧の半分に対応する。

この結果、この概略図の例におけるキャパシタ（Ｃ１〜Ｃ５）は、全体に又は少なくとも部分的に放電される。例えば、Ｃ１は「完全に」放電されるが、Ｃ３は供給電圧の半分まで放電される。平均して、この結果、キャパシタ全体が供給電圧の半分だけ放電される。

トランジスタＭがオフに切り替えられた場合、この現象は原則として繰り返される。この場合、キャパシタは放電されず、むしろ充電される（最大、供給電圧まで）。

説明したキャパシタの充電及び放電は、速度により顕著な電磁干渉（線路伝導妨害と放射妨害の両方）をもたらすことがある。

特に、抵抗器（Ｒ１〜Ｒ４）を高速で切り換えた（及び容量を接地に分配している）場合、干渉が筐体及び／又はケーブル遮蔽物及び／又は接地線に対して起きることがある。従来の対策は、
− 抵抗器がもう接地電位に結合しないようにする遮蔽物と、
− フィルタ構成部品（共通モードのチョーク、Ｙキャパシタ）と、
− 計時（スイッチング周波数、スイッチング時間）の速度低下とである。

しかし、遮蔽物は、すべての場合において可能ではなく、又はしばしば相当の追加費用で統合することができるだけである。更に、遮蔽層と少なくとも一つの更なる絶縁層の両方が必要とされるので、遮蔽物は、可能な熱的結合が悪化するという影響を有する。

フィルタ構成部品は、適用により（電圧及び電流に対する）、比較的高価で、重く、及びかさばることになることがある。

計時（スイッチング時間）が他の要件により調整されるので、計時の速度低下は、しばしば望ましくない。

したがって、熱放射型の第１の抵抗器と、第１の抵抗器を切り替えるための制御デバイスと、駆動電圧に直接関係しない電位にある（特に接地された）構成部品、特に筐体及び／又はシャーシ構成部品とを備えた装置を提案することが本発明の目的であり、第１の抵抗器は、構成部品、特に筐体又はシャーシ構成部品に空間的に近接して配置され、抵抗器のオンへの切り替え及びオフへの切り替えによって生じた及び／又はパルス幅変調によって生じた干渉は、簡単なやり方で低減させることが意図されている。更に、対応する制御方法を提案することが本発明の目的である。

この目的は、請求項１の特徴を用いて実現される。

目的は、特に熱放射型の第１の抵抗器と、第１の抵抗器を切り替えるための制御デバイスと、駆動電圧（直接）に関係しない電位にあることが好ましい（特に接地された）構成部品、特に筐体及び／又はシャーシ構成部品とを備えた装置によって実現され、
第１の抵抗器は、構成部品、特に筐体又はシャーシ構成部品に空間的に近接して配置され、第１及び第２の端子を有し、制御デバイスは、第１のスイッチング・デバイスと第２のスイッチング・デバイスとを備え、第１のスイッチング・デバイス、第１の抵抗器及び第２のスイッチング・デバイスは、前記の順序で直列に接続され、したがって、直列回路を形成する。本発明の第１の好ましい態様によれば、第１の抵抗器のオン状態において、第１の端子と第２の端子との間に電圧が存在し、したがって、第１の端子は第１の電位にあり、第２の端子は第２の電位にあるように補償装置が設けられ、構成され、オフ状態の第１の抵抗器は、第１の電位と第２の電位との間に位置する中間電位に保持され、特に少なくとも供給電圧のほぼ半分に保持される。第１の抵抗器は、一般に、外部の電位に結合する抵抗器である。本発明の第２の好ましい態様によれば（第１の好ましい態様の代替として又はそれに加えて）、制御デバイスは、パルス幅変調を使用して第１の抵抗器を駆動するように構成され、第１及び第２のスイッチング・デバイスは、同期して切り替えられる。

本発明の第１の態様の中心概念は、（第１の）抵抗器が、オフ状態において、第１の電位と第２の電位との間である中間電位に保持されることである。中間電位に対応する電圧は、オン状態の（第１の）抵抗器の第１の端子に存在する電圧（一般に「供給電圧」である）の例えば３０〜７０％に対応することができ、４５〜５５％に対応することができることが好ましく、４８〜５２％に対応することができることが更により好ましく、（少なくともほぼ）５０％に対応することができることが更により好ましい。本発明による補償装置により、（第１の）抵抗器と筐体との間の容量によって発生された電流は、少なくとも部分的に（及び理想的には完全に）互いに補償する。特に二つのスイッチング・デバイスの（同期する）最初のオンへの切り替えの場合、第１のスイッチング・デバイスに比較的近接して位置する抵抗区分に対応する、キャパシタ中を流れる電流は、第２のスイッチング・デバイスに比較的近接して位置する抵抗区分に対応するキャパシタによって取り込まれる。同様の記述は、対応する（鏡像）抵抗区分に対応する更なるキャパシタ又はキャパシタ部分にも当てはまる。理想的には、電流はもう接地接続部を介して流れない。二つのスイッチング・デバイスが同期してオフに切り替えられた場合、同じことが（逆方向に）可能となる。

本発明の第２の態様の中心概念は、抵抗器が、パルス幅変調を使用して駆動されるが、一つのスイッチング・デバイスだけによるのではなく、むしろ二つのスイッチング・デバイスにより同期して（同時に）駆動されることである。したがって、この文脈において、補償装置（更に以下に説明する抵抗器と、更に以下に説明する接続線とを有する）は、場合により、なしで済ませることができる（又は任意選択に過ぎない）。この補償装置は、本質的に、スイッチング・デバイスが始動され、又は最初にオンにされたときだけ役割を果たし、したがって、特にＥＭＣ干渉を低減することができる。ＰＷＭ駆動又はその後の動作時の切り替え処理の場合（例えば、抵抗器が発熱抵抗器である場合連続加熱電流を用いて）、二つのスイッチング・デバイス（ただ一つのスイッチング・デバイスの代わりに）の（事実上）同期切り替えによる同一の又は少なくとも同様の効果を実現することが実質的に可能であるので、補償装置はもう役割を果たさない（又は、それを設けた場合、せいぜい小さな役割を果たす）。最終的に、抵抗器（特に発熱抵抗器）の両側の二つのスイッチング・デバイスの結果として、全電圧振幅は、ＰＷＭ切り替えの場合のＰＷＭ動作時にも存在しないが、むしろ、より小さい電圧振幅（特に少なくともほぼ半分だけ）で存在する。

したがって、上記の補償装置は、抵抗器（発熱抵抗器）が最初にオンに切り替えられ（始動され）又は最後にオフに切り替えられた（シャットダウンされた）とき、この時点の単一パルスが補償され又は少なくとも最小限に抑えられるという利点を特に有する。動作時（すなわち、ＰＷＭ駆動時）の干渉を補償するために、そのような補償装置（更に以下に説明する抵抗器と接続線とを有する）が必ずしも必要ではない。このために、本発明により（第２の態様により）、制御デバイスが、二つのスイッチング・デバイスが同期して（特に同時に）切り替えることができるように構成されることが提供される。

基本的に、抵抗器をオンに切り替えること（すなわち、オフ状態からオン状態への変化、又は抵抗器をオフに切り替えること、すなわち、オン状態からオフ状態への変化）と、スイッチング・デバイスを切り替えることとの間に区別をつけなければならない。この文脈において、抵抗器（特に発熱抵抗器）をオンに切り替えることは、特に最初の始動（例えば、少なくとも１０秒又は少なくとも１分の相対的に長い休止の後の）と理解すべきである。したがって、オフへの切り替えは、特に抵抗器のシャットダウン（又は電源からの抵抗器の切断）の最後のもの（少なくとも１０秒間又は少なくとも１分間の）と理解すべきである。ＰＷＭ駆動の場合でも、電力供給には極めて短い中断（個々のパルスによって分離された）がある。しかし、これらの非常に短い中断の間、抵抗器（特に発熱抵抗器）は、依然としてオン状態にある。したがって、言い換えれば、第１又は第２のスイッチング・デバイスは、抵抗器のオン状態においてオフに切り替える（すなわち、電流を遮断する）ことができる。スイッチング・デバイスに関して、スイッチオン時間（すなわち、スイッチング・デバイスが電流を遮断しない時間）と、スイッチオフ時間（すなわち、スイッチング・デバイスが電流を遮断する時間）との間の区別をつけるべきである。スイッチング・デバイスの場合、抵抗器が作動されたときに時間が参照された場合、特にそれぞれのスイッチング・デバイスの「最初の」オンへの切り替えを参照すべきである。スイッチング・デバイスの場合、抵抗器のシャットダウンが参照された場合、スイッチング・デバイスの「最後の」オフへの切り替えを参照すべきである。この場合も、最初のオンへの切り替えは、特に少なくとも１０秒又は少なくとも１分の中断の後のオンへの切り替えと理解すべきである。同じように、最後のオフへの切り替えは、少なくとも１０秒の抵抗器（発熱抵抗器）の動作の中断を意味すべきであり、少なくとも１分の抵抗器（発熱抵抗器）の動作の中断を意味すべきであることが好ましい。

（第１の）抵抗器と構成部品（例えば筐体）との間の「空間的近接」は、抵抗器と構成部品との間の１ｃｍ未満の、特に０．５ｃｍ未満の（最小）間隔と特に理解すべきである。「最小間隔」とは、抵抗器と構成部品との間の間隔（空間的に、すなわち、中間間隔の範囲に沿って）が一定でない場合の最小の間隔のことである。しかし、抵抗器及び構成部品は、抵抗器と筐体との間に短絡が何も形成されないような範囲まで互いに離隔すべである。（第１の）抵抗器は、電熱装置、特に電気層加熱装置の抵抗器であることが好ましい。電気層加熱装置は、ある面積にわたって延び、電流がそれを通過したときに加熱する発熱抵抗器を備える。抵抗器は、一般に、熱を放散させるために、駆動電圧に直接関係しない電位にあることが好ましい（特に接地された）構成部品に、特に筐体及び／又はシャーシ構成部品に空間的に近接して配置された抵抗器である。抵抗器は、一般に、発熱抵抗器、すなわち、熱が加熱目的で加熱装置において発生される構成部品、又は冷却されなければならない可能性がある別の抵抗器であってもよい。

一実施形態において、制御デバイスは、（高抵抗）第２の抵抗器と、（高抵抗）第３の抵抗器と、接続線とを備え、第２及び第３の抵抗器は、互いに直列に接続され、第１のスイッチング・デバイスと、第１の抵抗器と、第２のスイッチング・デバイスとから形成された直列回路に並列に接続され、接続線は、第２の抵抗器と第３の抵抗器との間の点を二つのスイッチング・デバイスの間の点に接続する。そのような構造の場合、所望の中間電位（特に中電圧）を設定することが容易に可能である。高抵抗の抵抗器とは、抵抗が第１の抵抗器の抵抗よりも相当に高い（例えば、少なくとも２倍又は少なくとも５倍高い）抵抗器を意味すると理解すべきである。例として、（高抵抗）抵抗器の抵抗は、少なくとも１ｋΩでもよく少なくとも１ＭΩでもよいことが好ましい。

第２及び第３の抵抗器の代替として、又はそれらに加えて、補償装置は、効果が、対応する電圧（特に中電圧）を第１の抵抗器において設定することができることである能動回路を有することができる。

第２の抵抗器の抵抗及び第３の抵抗器の抵抗は、最大で１０％だけ異なる。第２及び第３の抵抗器の抵抗は、（少なくとも実質的に）同じであることがより好ましい。差（最大で１０％の）は、抵抗の差をまず形成し、この差をより小さい抵抗で割る（次いで１００を乗じて百分率を出す）ように計算されるべきである。特に、抵抗器が実質的に（又は少なくとも実質的に）同じである場合、上記のものなどの干渉は、大幅に低減させ、又は理想的には、完全に回避さえすることができる。

上述の接続線は、例えば、第１の抵抗器の（おおよそ）真ん中に接続することができる。しかし、接続線を別の点（第１のスイッチング・デバイスと第２のスイッチング・デバイスとの間の）に、例えば、第１のスイッチング・デバイス又は第２のスイッチング・デバイスに（又は、の近くに）、或いはいくつかの点に接続することも考えられる（これからの逸脱として）。

第１及び／又は第２のスイッチング・デバイスは、トランジスタ、特にＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴとして構成されることが好ましく、又はシリコン又は炭化ケイ素又はガリウム・ヒ素に基づくことが好ましい、そのようなトランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴ）を備える。結果として、高速に及び確実に切り替えることができる構造が設けられる。

第１の態様による装置は、第１及び第２のスイッチング・デバイスを同期して（同時に）切り替えるように構成された制御装置を備えることが好ましい。しかし、基本的に、（同期が好ましい）切り替えは、必ずしも装置の一部ではない別の構成部品によって提供することもできる。この点において、対応する補償を容易に可能にする（同期切り替えが好ましい場合）構造が設けられるのであるから、第１の態様による装置は、基本的にとりわけ区別される（電気的な観点から）。

中間電位に対応する電圧（特に中電圧）を支持するために、例えば、第２及び／又は第３の抵抗器に並列の、特に一つ又は複数のキャパシタを備えた支持装置のための用意があることが好ましい。第１及び第２のスイッチング・デバイスが「１００％」同期してオンに切り替えることができない場合、これは、スイッチング時間及び時間差により、接地接続部を介して流れる異なる電流をもたらす。次いで、支持装置（特にキャパシタ）は、時間差の影響を軽減するために、所望の電圧（中電圧）を支持することができる。最も簡単な場合、キャパシタは、第２及び第３の（高抵抗）抵抗器に並列に接続される。

マイクロコントローラ及び／又はＦＰＧＡを更に設けることができる。ＦＰＧＡ（フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ）は、集積回路（論理回路をプログラムすることができる）である。マイクロコントローラ又はＦＰＧＡは、第１及び／又は第２のスイッチング・デバイスの切り替えを制御するために、特に第１及び第２のスイッチング・デバイスのスイッチング時間を短縮するために設けられる。この結果としても、可能な限り高い共時性の程度を実現するために短縮されるこのタイミングの結果として、二つのスイッチング・デバイス（特にトランジスタ又はＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴ、シリコン又は炭化ケイ素又はガリウムヒ素に基づくことが好ましい）のタイミング（スイッチング時間）の観点から困難を大幅に軽減することができる。それにより、効果的な補償を実現することができる。

装置は、電流源、特にＤＣ電流源を更に備えることができる。しかし、そのような電流源は、装置だけが電流源を接続するための対応する端子を有するように、外部的に設けることもできる。

第１のスイッチング・デバイスのスイッチオン時間と第２のスイッチング・デバイスのスイッチオン時間との間のタイム・ラグは、第１のスイッチング・デバイスのスイッチオン時間の２０％未満であることが好ましく、５％未満であることが好ましい。代替として、又は加えて、第１のスイッチング・デバイスのスイッチオフ時間と第２のスイッチング・デバイスのスイッチオフ時間との間のタイム・ラグは、第１のスイッチング・デバイスのスイッチオン時間の２０％未満であり、５％未満であることが好ましい。

ＰＷＭ駆動のクロック速度（周波数）は、１ｋＨｚ〜３０ｋＨｚの範囲にあることが好ましく、８ｋＨｚ〜２５ｋＨｚの範囲にあることがより好ましい。ＰＷＭ駆動のパルス幅（デューティ・サイクル）は、サイクルの１％〜１００％の範囲にあることが好ましい。

上述の目的は、第１及び第２の端子を有し、駆動電圧に、（直接）関係しない電位にあることが好ましい（特に接地された）構成部品に、特に筐体及び／又はシャーシ構成部品に空間的に近接して配置された熱放射型の第１の抵抗器を切り替えるための、特に上記の装置を使用する制御方法によって更に実現される。方法の第１の好ましい態様によれば、第１の抵抗器のオン状態の第１の端子は、第１の電位にあり、オン状態の第２の端子は、第２の電位にあり、オフ状態の抵抗器は、第１の電位と第２の電位との間に位置する中間電位に保持され、特に少なくとも供給電圧のほぼ半分に保持される。方法の第２の好ましい態様によれば、（第１の）抵抗器（特に発熱抵抗器）は、パルス幅変調を使用して駆動され、第１の端子に関連付けられた第１のスイッチング・デバイス及び第２の端子に関連付けられた第２のスイッチング・デバイスは、同期して切り替えられる。

方法の第１の態様においても、第１の端子に関連付けられた第１のスイッチング・デバイス及び第２の端子に関連付けられた第２のスイッチング・デバイスは、少なくとも最初のオンへの切り替え及び最後のオフへの切り替え次第、同期して（特に同時に）切り替えられることが好ましい。

第１のスイッチング・デバイスのスイッチオン時間と第２のスイッチング・デバイスのスイッチオン時間とのタイム・ラグは、第１のスイッチング・デバイスのスイッチオン時間の２０％未満であることが好ましく、５％未満であることが好ましい。代替として、又は加えて、第１のスイッチング・デバイスのスイッチオフ時間と第２のスイッチング・デバイスのスイッチオフ時間との間のタイム・ラグは、第１のスイッチング・デバイスのスイッチオン時間の２０％未満であり、５％未満であることが好ましい。

上述の目的は、上記の種類の、及び／又は上記の制御方法を実施するように構成された装置を備えた電熱装置、特に層加熱装置によって更に実現される。電熱装置及び制御方法の利点に関して、上記の装置に対して行われた記述を参照する。電熱装置は、発熱体として（計時）電熱線又はＰＣＴ素子を備えることもできる。

電気層加熱器は、電気抵抗器を形成し、熱を加熱の目的で放射することができるように、加熱層を流れる電流の流れによって加熱される加熱層を備えることができる。

加熱層（加熱コーティング）は、例えばプラズマ・コーティング・プロセスにおいて、特にプラズマ溶射において、又はスクリーン印刷プロセスにおいて、又は抵抗ペーストとして、特に絶縁層に対して加えることができる。プラズマ・コーティング・プロセスにおいて、例えば導電層を特に絶縁層に対して加えることがまず可能である。導体トラック又は複数の導体トラックが後に残されるように、領域をその後導電層から切り取ることができる。しかし、マスキング技法を利用することが好ましい。次いで、導体トラックは、発熱抵抗器又は複数の発熱抵抗器を形成することができる。マスキング技法の代替として、前記領域は、例えば、レーザを用いて導電層から切り取ることができる。加熱コーティングは、例えば、金属層でもよく、場合によりニッケル及び／又はクロムを備え、又は前記材料から構成することができる。例えば、ニッケルを７０〜９０％及びクロムを１０〜３０％利用することができ、ニッケル８０％及びクロム２０％の比率が、非常に適切であるとみなされる。

加熱コーティングは、例えば、少なくとも５ｃｍ^２の面積を覆うことができ、少なくとも１０ｃｍ^２及び／又は最大で２００ｃｍ^２の面積を覆うことができることが好ましく、最大で１００ｃｍ^２の面積を覆うことができることが好ましい。

加熱コーティングは、少なくとも５μｍの高さ（厚さ）を有することが好ましく、少なくとも１０μｍの及び／又は最大で１ｍｍの高さ（厚さ）を有することが好ましく、最大で５００μｍの高さ（厚さ）を有することが好ましく、最大で３０μｍの高さ（厚さ）を有することが更により好ましく、最大で２０μｍの高さ（厚さ）を有することが更により好ましい。加熱コーティングによって画定された導体トラックは、少なくとも幅が１ｍｍでもよく、少なくとも３ｍｍでもよいことが好ましく、少なくとも５ｍｍでもよいことが更により好ましく、少なくとも１０ｍｍでもよいことが更により好ましく、少なくとも３０ｍｍでもよいことが更により好ましい。「幅」という表現は、導体トラックの縦の範囲（通常電流の流れの方向も画定する）に垂直の導体トラックの範囲を意味すると理解すべきである。

本発明による装置（及び特に設けることができる加熱コーティング）は、１２ボルト、２４ボルト又は４８ボルトに対するのが好ましい低電圧範囲における動作用に設計することができる。「低電圧範囲」とは、１００ボルト未満の、特に６０ボルト未満の動作電圧（ＤＣ電流）を意味すると理解すべきであることが好ましい。本発明による装置（及び特に設けることができる加熱コーティング）は、１００Ｖボルト超又は２５０Ｖ超又は５００Ｖ超に対するのが好ましく、例えば、２５０〜８００Ｖの範囲における、高電圧範囲の動作用に設計されることが好ましい。より高い電圧範囲において、回避すべき上述の影響は、特に従来技術において顕著である。概して、装置、及び特に設けることができる加熱コーティングは、ＤＣ電流による動作用に設計される。

層加熱器又は加熱コーティングは、基本的にＷＯ２０１３／１８６１０６Ａ１及び／又はＷＯ２０１３／０３００４８Ａ１に説明されているように構成することができる。前記文書では、電圧が印加されたとき（又は電流が流れたとき）暖かくなる電気加熱層を有する加熱器が説明されている。

すでに記述した抵抗器は、基本的に任意の所望の導電性材料から製造することができるが、金属製であることが好ましい。

本発明による装置及び／又は本発明による方法及び特に電熱装置は、車両、特に自動車両用に意図されていることが好ましく、及び／又はそれに応じて構成される。

更なる実施形態は従属請求項から生じる。

本発明は、従来技術及び第１の例示的な実施形態による例を参照して以下に説明し、これらは図面を参照してより詳細に説明する。

従来技術による、筐体に近接して配置された抵抗器に電力を供給し、それを切り替えるための装置を示す図である。 第１の切り替えプロセスの間の本発明の第１の例示的な実施形態による、筐体に近接して配置された抵抗器に電力を供給し、それを切り替えるための装置を示す図である。 第２の切り替えプロセスの間の図２による装置を示す図である。 本発明の第２の例示的な実施形態による、筐体に近接して配置された抵抗器への電力の供給を切り替えるための装置を示す図である。

以下の説明において、同じ参照名称は、同一の部分及び同一の動作の部分に使用される。

図１は、従来技術により、切り替えるべきである電気抵抗器を有する装置の概略図を示す。切り替えるべき電気抵抗器は、この場合、抵抗器Ｒ１〜Ｒ４によって記号で表される。しかし、基本的に、この場合に関与するものは、ただ一つの（連続した）抵抗器である。この点で、概略的に表される抵抗器Ｒ１〜Ｒ４は、抵抗器の抵抗区分（すなわち、直列に接続された抵抗器の個々の区分）と理解することもできる。しかし、代替として、構造的に互いに範囲を定めた抵抗器（例えば、四つ）は、実際に関与することもできる。抵抗器Ｒ１〜Ｒ４は、抽熱（冷却）目的で筐体１０に近接して配置される。

図１に示すキャパシタＣ１〜Ｃ５は、筐体に近接した配置から生じる抵抗器の容量の記号表示に対応する。したがって、四つの区分Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４を有する抵抗器Ｒ１〜Ｒ４の断面図において、これらの容量を個々の区分に割り当てることができる。

更に、オン及びオフに切り替えることができるスイッチＭ（具体的にはトランジスタ、特にＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴ）が設けられる。スイッチＭがオフに切り替えられた場合、抵抗器Ｒ１〜Ｒ４は、電圧源１１によって提供される供給電圧にある。次いで、スイッチＭが（最初に）オンに切り替えられた場合、抵抗器Ｒ１〜Ｒ４の両端間の電圧が変化する。Ｒ１の下端（図１）は、０Ｖに向かうが、Ｒ１の上端（図１）は、供給電圧にとどまる。この結果、概略的表示Ｃ１〜Ｃ５によるキャパシタは、全体に又は部分的に放電される。キャパシタＣ１は、例えば、完全に放電されるが、Ｃ３は供給電圧の半分まで放電される。供給電圧の半分は、抵抗器全体の両端間の中間電圧に対応する。

平均して、容量全体は供給電圧の半分だけ放電される。

次いで（最後に）、スイッチＭがオフに切り替えられた場合、今説明したプロセスが基本的に繰り返される。しかし、キャパシタは放電されず、むしろ、最大、供給電圧まで充電される。このキャパシタＣ１〜Ｃ５の充電及び放電は、切り替えの速度により、顕著なＥＭＣ干渉（線路伝導と放射の両方）をもたらすことがある。

参照符号１２は、中間回路キャパシタを表す。他のキャパシタ１３及びインダクタ１４は、電源インピーダンス安定回路網（ＬＩＳＮ）の一部を形成するが、本発明ではこれ以上重要ではない。参照符号１５は、筐体１０の接地接続部を記号で表す。

図２は、図１に類似した装置を示すが、本発明による相違を有する。参照符号１０〜１５を有する素子／ユニットは、この点において、従来技術に関して行われた記述を参照するように、図１による従来技術による装置に対応する。

しかし、従来技術と対照的に、図２による装置は、ただ一つのスイッチＭ（図１参照）を備えるだけでなく、むしろ二つのスイッチＭ１、Ｍ２（トランジスタとして構成され、ＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴであることが好ましい）を備える。更に、接続線１８により第１の抵抗器Ｒ１〜Ｒ４に接続される、二つの（高抵抗）抵抗器１６、１７が設けられる。具体的には、第１のスイッチング・デバイスＭ１、第１の抵抗器Ｒ１〜Ｒ４及び第２のスイッチング・デバイスＭ２は、直列に接続される。それらに並列に、第２の（高抵抗）抵抗器１６及び第３の（高抵抗）抵抗器１７が接続される。接続線１８は、一方では（高抵抗）抵抗器１６、１７の間に、他方では抵抗器Ｒ１〜Ｒ４に接続される。具体的には、接続線は、第２の抵抗区分Ｒ２と第３の抵抗区分Ｒ３との間に接続することができる（断面図において）。しかし、これは強制的ではない。接続線は、例えば（図２において）、Ｒ１よりも上に又はＲ３よりも下に配置するなどすることもできる。

Ｉ１及びＩ２は、スイッチＭ１及びＭ２がオンに切り替えられたとき流れる電流を記号で表す。

二つの（高抵抗）抵抗器１６、１７は、例示的な本実施形態において同じ値を有する（が場合により少なくともわずかに変動することもできる）。スイッチＭ１、Ｍ２は、同期して（同時に）切り替えられる。

Ｍ１及びＭ２が同期して（特に最初に）オンに切り替えられたとき、Ｃ５中を流れる電流は、Ｃ１によって（直接）取り込まれる。同じことがＣ４及びＣ２にも当てはまる。次いで、理想的には、電流はもう接地接続部を介して流れない。Ｍ１及びＭ２が同期してオフに切り替えられた場合、原則的に、同じことが（逆方向に）起きる。これを図３に例示する。オフに切り替え次第流れる電流Ｉ１及びＩ２を示す点においてのみ、図３は図２に対応する。

スイッチング・デバイスＭ１及びＭ２が、スイッチング時間及び時間差により、（正確に）同期してオンに切り替えられなかった場合、特定の電流が接地接続部１５を介して流れる。しかし、スイッチング・デバイスＭ１及びＭ２が（正確に）同期して切り替わらなかったときでも、望ましくない電流を少なくとも１０分の１に低減させることができる（図１による駆動と比較して）。キャパシタは、場合により、時間差の影響を軽減するように、スイッチング・デバイスＭ１及びＭ２のスイッチオフ状態において、抵抗器Ｒ１〜Ｒ４に存在する中電圧を支持することもできる。これらのキャパシタは、例えば、二つの（高抵抗）抵抗器１６、１７に並列に配置することができる。

スイッチング・デバイスＭ１、Ｍ２は、制御装置１９によって制御される（詳細に示さず）。（高抵抗）抵抗器１６、１７及び接続線１８は、補償装置２０の素子であり、補償装置２０は、スイッチング・デバイスＭ１、Ｍ２の（最後の）スイッチオフ状態において中電圧が抵抗器Ｒ１〜Ｒ４に存在することを確実にする（上記のように）。

例えば、マイクロコントローラ又はＦＰＧＡなどの（高速）制御ユニットは、場合により、比較的高度の共時性を実現するように二つのスイッチング・デバイス（ＭＯＳＦＥＴ）Ｍ１及びＭ２のスイッチング時間（タイミング）を短縮することもできる。

図４は、本発明の代替実施形態を示す。これは図２及び３による実施形態に対応し、補償装置（抵抗器１６、１７及び接続線１８を有する）を設けないという相違を有する。この実施形態において、抵抗器Ｒ１〜Ｒ４は、ＰＷＭを使用して駆動される。この場合、スイッチング・デバイスは、最初のオンへの切り替え次第及び最初のオフへの切り替え次第だけでなく、抵抗器Ｒ１〜Ｒ４の動作時（すなわち、抵抗器のオン状態の間）も同期して切り替えられる。結果として、動作時の抵抗器（特に発熱抵抗器）のＰＷＭ駆動の間の干渉を補償又は少なくとも低減することができる。図２〜３による第１の実施形態においても、抵抗器Ｒ１〜Ｒ４のＰＷＭ駆動が行われる（特に図４を参照して説明したように）。

個別と任意の組合せの両方における上記の部分のすべて、特に図面に例示した詳細は、本発明に不可欠であるものとして特許請求されることが現段階では指摘される。これに関連した変更は、当業者にはよく知られている。

Ｃ１〜Ｃ５ キャパシタ（全容量の記号表示として）
Ｍ スイッチング・デバイス
Ｍ１ 第１のスイッチング・デバイス
Ｍ２ 第２のスイッチング・デバイス
Ｒ１〜Ｒ４ 抵抗器（全抵抗の記号表示として）
１０ 筐体
１１ 電圧源
１２ 中間キャパシタ
１３ キャパシタ
１４ インダクタ
１５ 接地接続部
１６ 第２の（高抵抗）抵抗器
１７ 第３の（高抵抗）抵抗器
１８ 接続線
１９ 制御装置
２０ 補償装置

Claims (11)

1. 熱放射型の第１の抵抗器（Ｒ１〜Ｒ４）と、前記第１の抵抗器（Ｒ１〜Ｒ４）を切り替えるための制御デバイスと、駆動電圧に直接関係しない電位にある特に接地された構成部品、特に筐体又はシャーシ構成部品（１０）とを備えた装置であって、
   − 前記第１の抵抗器（Ｒ１〜Ｒ４）が、前記構成部品、特に筐体（１０）に空間的に近接して配置され、前記第１の抵抗器（Ｒ１〜Ｒ４）全体が第１及び第２の端子を有し、
   − 前記制御デバイスが、第１のスイッチング・デバイス（Ｍ１）と第２のスイッチング・デバイス（Ｍ２）とを備え、
   − 前記第１の抵抗器（Ｒ１〜Ｒ４）の前記第１の端子が前記第１のスイッチング・デバイス（Ｍ１）に接続され、前記第１の抵抗器（Ｒ１〜Ｒ４）の前記第２の端子が前記第２のスイッチング・デバイス（Ｍ２）に接続され、前記第１のスイッチング・デバイス（Ｍ１）、前記第１の抵抗器（Ｒ１〜Ｒ４）及び前記第２のスイッチング・デバイス（Ｍ２）が、前記の順序で直列に接続され、したがって、直列回路を形成し、
   −− 前記第１の抵抗器（Ｒ１〜Ｒ４）のオン状態において、電圧が前記第１の抵抗器（Ｒ１〜Ｒ４）全体にわたって前記第１の端子と前記第２の端子との間に存在し、したがって、前記第１の端子が第１の電位にあり、前記第２の端子が第２の電位にあるように、補償装置（２０）が設けられ、構成され、オフ状態の前記抵抗器（Ｒ１〜Ｒ４）が、前記第１の電位と前記第２の電位との間に位置する中間電位に保持され、特に少なくとも供給電圧のほぼ半分に保持され、及び／又は
   −− 前記制御デバイスが、パルス幅変調を使用して前記第１の抵抗器を駆動するように構成され、前記第１及び前記第２のスイッチング・デバイスが、同期して切り替えられ、
   前記補償装置（２０）が、特に高抵抗の第２の抵抗器（１６）と、特に高抵抗の第３の抵抗器（１７）と、接続線（１８）とを備え、前記第２（１６）及び第３（１７）の抵抗器が、互いに直列に接続され、及び前記第１のスイッチング・デバイス（Ｍ１）と、前記第１の抵抗器（Ｒ１〜Ｒ４）と、前記第２のスイッチング・デバイス（Ｍ２）とから形成された前記直列回路に並列に接続され、前記接続線（１８）が、前記第２（１６）の抵抗器と前記第３（１７）の抵抗器との間の点を前記二つのスイッチング・デバイス（Ｍ１、Ｍ２）の間の点に接続することを特徴とする、
   装置。
2. 前記第２の抵抗器（１６）の抵抗及び前記第３の抵抗器（１７）の抵抗が、最大で１０％だけ互いに異なり、特に少なくとも実質的に同じであることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記第２及び／又は第３の抵抗器に例えば並列の一つ又は複数のキャパシタを特に備え、前記中間電位に対応する電圧、特に中電圧を支持するための支持装置を特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記第１（Ｍ１）及び／又は第２（Ｍ２）のスイッチング・デバイスが、シリコン及び／又は炭化ケイ素及び／又はガリウムヒ素に基づくことが好ましいトランジスタ、特にＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴを備えることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記第１及び前記第２のスイッチング・デバイス（Ｍ１、Ｍ２）を同期して（同時に）切り替えるように構成される制御装置（１９）を設けられることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の装置。
6. 特に前記第１及び第２のスイッチング・デバイスのスイッチング時間を短縮するために、前記第１及び／又は第２のスイッチング・デバイスの前記切り替えを制御するためのマイクロコントローラ及び／又はＦＰＧＡを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の装置。
7. 電圧源（１１）、特にＤＣ電流源を特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記第１のスイッチング・デバイスのスイッチオン時間と前記第２のスイッチング・デバイスのスイッチオン時間との間のタイム・ラグが、前記第１のスイッチング・デバイスのスイッチオン時間の２０％未満であり、５％未満であることが好ましく、及び／又は
   前記第１のスイッチング・デバイスのスイッチオフ時間と前記第２のスイッチング・デバイスのスイッチオフ時間との間のタイム・ラグが、前記第１のスイッチング・デバイスのスイッチオン時間の２０％未満であり、５％未満であることが好ましいことを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の装置。
9. 熱放射型の第１の抵抗器（Ｒ１〜Ｒ４）を切り替えるための、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の装置を使用する制御方法であって、前記第１の抵抗器（Ｒ１〜Ｒ４）全体が第１及び第２の端子を有し、前記第１の抵抗器（Ｒ１〜Ｒ４）が、駆動電圧に直接関係しない電位にある、特に接地された構成部品、特に筐体（１０）又はシャーシ構成部品に空間的に近接して配置される制御方法において、
   − 前記第１の抵抗器のオン状態の前記第１の端子が、第１の電位にあり、オン状態の前記第２の端子が、第２の電位にあり、オフ状態の前記抵抗器（Ｒ１〜Ｒ４）が、前記第１の電位と前記第２の電位との間に位置する中間電位に保持され、特に少なくとも供給電圧のほぼ半分に保持され、及び／又は
   − 前記第１の抵抗器が、パルス幅変調を使用して駆動され、前記第１の端子に関連付けられた第１のスイッチング・デバイス（Ｍ１）及び前記第２の端子に関連付けられた第２のスイッチング・デバイス（Ｍ２）が、同期して切り替えられる、
   制御方法。
10. 前記第１のスイッチング・デバイスのスイッチオン時間と前記第２のスイッチング・デバイスのスイッチオン時間との間のタイム・ラグが、前記第１のスイッチング・デバイスのスイッチオン時間の２０％未満であり、５％未満であることが好ましく、及び／又は
    前記第１のスイッチング・デバイスのスイッチオフ時間と前記第２のスイッチング・デバイスのスイッチオフ時間との間のタイム・ラグが、前記第１のスイッチング・デバイスのスイッチオン時間の２０％未満であり、５％未満であることが好ましいことを特徴とする、請求項９に記載の制御方法。
11. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の装置を備え、及び／又は請求項９又は１０に記載の加熱装置の電気抵抗器を制御するための制御方法を実施するように構成された電熱装置、特に層加熱装置。

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