WO2006111237A1 - Verfahren und vorrichtung zur ableitung von induzierten spannungen - Google Patents

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Bosch Rexroth AG
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    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Definitions

  • the invention relates to the low-loss dissipation of overvoltages and describes a method and a device according to the independent claims.
  • the patent DE 32 41 086 Al also shows a relief network.
  • the cut-off energy is dissipated via an ohmic component and thus converted into heat.
  • Figures 17 to 19 show circuit arrangements in which the self-induction energy is recovered. This recovery takes place by means of a costly transformer according to the flux converter principle. The transformer must be demagnetized after each switching cycle via an ohmic component. This makes it difficult to use in circuits with a variable pulse to pause ratio, especially with short turn-off times.
  • the invention has set itself the task of avoiding these disadvantages of the prior art as possible and to reduce energy losses.
  • the invention achieves this object by means of a method for the low-loss removal of a self-induction voltage at a controllable switching element by means of a relief network, which comprises at least one current valve, an inductance and a capacitor. wherein in a first step the capacity is loaded and in a second step that in the capacity. stored energy is transferred to an inductance and in a third step, the stored energy in the inductance can be supplied to a connectable consumer.
  • the state of the art converts the energy produced by the self-sustaining voltage during the turn-off operations of the switching element, which is usually controlled by a clock signal, into heat by means of an ohmic resistor (RC or RCD network)
  • the invention introduces the surplus energy in several steps into a connectable one Consumers too.
  • the produced heat loss in the switching element is thus significantly reduced and the energy used meaningfully. This has a positive effect on the energy balance or the efficiency of the overall circuit, in which the relief network is inserted.
  • the volume of construction can be significantly reduced because temperature-sensitive components are loaded with significantly reduced ambient temperature.
  • controllable switching elements are primarily semiconductor devices such as transistors (FET, MOSFET, IGBT, etc.) in question.
  • the first step takes place with the switching element switched off, the second step with the switching element switched on and the third step again with the switching element switched off.
  • the self-induction causing current can thus be influenced and fed to the capacitive or inductive component. This causes a displacement of the electrical energy present in the system in the direction of the connectable consumer, which usually has an input capacitance, so that the energy is ultimately supplied to this input capacitance.
  • the induced voltage peaks are maximally formed during the switch-off moment and approximately the entire switch-off time is available for the transfer operation.
  • a low-loss relief network for performing a method according to any one of the preceding claims is liier implemented as a three-terminal comprising a first and a second branch, wherein the first branch comprises a series circuit of a capacitive element and a flow control valve and the second branch Series connection of an inductive component and a flow control valve comprises and the second branch between the components of the first branch is electrically connected to the first branch.
  • the number of components can be greatly reduced with this concept, even on a galvanic decoupling can be omitted.
  • the capacitive component is realized by means of a capacitor, the inductive component by means of a throttle and the flow valve by means of a diode.
  • the dimensions of these components are very small, depending on their characteristic values (capacitance, dielectric strength, inductance). This has a positive effect on the overall construction volume of the circuit and the peripherals.
  • the invention can also be called a DLC network because of the components used, where D stands for diode, L for inductance and C for capacitance. •
  • the inductance of the throttle is selected so that it does not saturate during the maximum occurring time duration in which the control is turned on. Only under this condition, the whole stored in the capacitor capacitor energy can be transferred to the inductor, and the effect of the relief network can be fully utilized.
  • the dielectric strength of the diodes it is recommended to select the dielectric strength of the diodes so that it corresponds at least to the operating voltage of the circuit to be relieved plus the maximum possible voltage across the discharge capacitor.
  • fast switching diodes are used to minimize the switching losses, 'resulting in increasing the efficiency of the relief network result.
  • the capacitance of the capacitor is selected such that when a self-induction peak is formed on the capacitor, a voltage change of at most approximately 10% of the supply voltage of the circuit to be relieved is established.
  • the three pole is arranged on a controllable switching element such that the overvoltage peaks which arise at the switching element are caused by a switched inductance. The switch is thus optimally protected against overvoltages.
  • the erf ⁇ ndungssiee three-pole relief network for use in conjunction with a switching power supply, in particular a switching power supply according to the flyback converter principle, so that resulting on the switching component of the switching power supply overvoltage spikes can be derived loss.
  • a switching power supply in particular a switching power supply according to the flyback converter principle
  • the reduced construction volume and the reduced release of heat loss should be mentioned as a significant advantage. Due to the reduced overvoltage on the switch may possibly be used on a component lower dielectric strength, which reduces the cost. In particular, it is also recommended to use such a switched-mode power supply in the drive controller of a servomotor, since in the course of increasing miniaturization smaller and smaller designs are used.
  • FIGS. 1 to 3 each show an identical one
  • FIGS. 1 to 3 show a three-pole relief network 3 without an ohmic component for limiting switching peaks on semiconductor switches.
  • Relief networks in power electronics are used wherever self-induction peaks develop due to the rapid shutdown of the semiconductor switches (MOS-Fet, IGBT, etc.).
  • the self-induction spikes are caused by the stray inductance of the circuit design or the inductances to be switched.
  • the energy content of the self-induction peak must be dissipated in a suitable relief network. This usually happens in an RC or RCD network, with the disadvantage that the dissipated energy is converted into heat. This results in additional heating and reduction of the overall efficiency of the circuit.
  • the figures show a partial circuit for a switching power supply 1. It is shown, the central power supply 2 with a transformer L2, which has a diode D3 and a capacitor C3 on its secondary side, and its primary part in series with a MOSFET switching transistor Tl, an ohmic Resistor Rm and the input capacitance C2 of a consumer is connected.
  • the actual relief network 3 according to the invention is formed by the capacitor Cl 5, the diodes Dl and D2 and the inductor Ll. How these components are interconnected, the schematic diagram is removed. The three pole is called DLC network due to its composition.
  • FIG. 1 shows the path 4 of the charging current, which occurs as soon as the transistor T 1 switches off. The at shutdown, so after completion of the active
  • Feeding process by the stored in the leakage inductance of the transformer L2 Energy to Tl arising self-induction voltage is dissipated via the capacitor Cl and the diode Dl by the resulting current charges the capacitor Cl.
  • the self-induction energy is thus temporarily stored in the capacitor Cl.
  • FIG. 2 shows the current path 4 during the next switch-on phase of T1.
  • the potential present at the drain of the field-effect transistor T1 is shown below the potential
  • Connection point 5 to the capacitor Cl is lower than at the anode of the diode D2.
  • the diode D2 is therefore conducting and the voltage applied to the capacitor Cl causes a current in the inductor Ll.
  • the stored energy in the capacitor Cl is in this case transferred to the throttle Ll.
  • FIG. 3 shows the current path 4 when the turn-on process of T1 is again terminated.
  • the reduction of the resulting self-induction peak takes place as already described above.
  • the anode potential of the diode D1 is due to the charge of the capacitor Cl at a lower level than its cathode potential.
  • the diode Dl is therefore locked. Since a freewheel can not take place through the likewise blocked transistor Tl, only the path 4 is available via the capacitor Cl, the transformer L2, the inductor L1 and the diode D1 as well as the input capacitance C2 of the connectable load as the only current path. This has the consequence that the capacitor C1 is further discharged and the input capacitance C2 of a possibly connected load is charged. The stored energy is thus supplied to the load and not converted into heat as shown in the prior art.
  • Transistors only plays a minor role, since the voltage across the capacitor Cl and thus the driving voltage of the inductor Ll changes immediately when changing the pulse to pause ratio. If, for example, the pulse width changes from the maximum feed duration to smaller values, then initially less energy is stored in the inductor L1. This has the consequence in freewheel that the capacitor Cl is discharged less, the voltage at Capacitor Cl rises at the next induction peak. The next time it is switched on, there is a higher driving voltage at the choke Ll, thus increasing the rate of current rise and thus the stored energy. The condenser C1 is' discharged more at the next freewheel by the higher inductor current again, the capacitor voltage thus drops again.
  • the DLC Eritlastungsnetzwerk therefore has a self-regulation behavior and is thus approximately independent of the duty cycle of the relieved switching power supply.
  • the DLC network has been selected for use in a specific embodiment:

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

Die Erfindung zeigt ein Verfahren für den verlustarmen Abbau einer Selbstinduktionsspannung an einem steuerbaren Schaltelement (Tl) mittels eines Entlastungsnetzwerkes (3) , welches erste und zweite Stromventile (Dl, D2) , eine Induktivität (Ll) und eine Kapazität (Cl) umfasst, wobei in einem ersten Schritt die Kapazität (Cl) geladen wird und in einem zweiten Schritt die in der Kapazität (Cl) gespeicherte Energie auf die Induktivität (Ll) übertragen wird und in einem dritten Schritt die in der Induktivität (Ll) gespeicherte Energie einem anschließbaren Verbraucher zur Verfügung gestellt wird. Das verlustarme Entlastungsnetzwerk (3) ist als Dreipol (3) realisiert, welcher einen ersten und einen zweiten Zweig umfasst, wobei der erste Zweig eine Reihenschaltung aus der Kapazität (Cl) und dem ersten Stromventil (Dl) umfasst und der zweite Zweig eine Reihenschaltung aus der Induktivität (Ll) und dem zweiten Stromventil (D2) umfasst und der zweite Zweig zwischen den Bauelementen des ersten Zweiges mit dem ersten Zweig elektrisch leitend verbunden ist. Der Vorteil der Erfindung liegt in einer drastischen Reduzierung von Verlustwärme und in einer daraus resultierenden möglichen Verminderung des erforderlichen Bauvolumens elektrischer Schaltungen.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Ableitung; von induzierten Spannungen
Die Erfindung befasst sich mit der verlustarmen Ableitung von Überspannungen und beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung nach den unabhängigen Ansprüchen.
Im Stand der Technik sind so genannte Entlastungsnetzwerke zur Ableitung von selbstinduzierten Überspannungen bekannt. In der Schrift DE 38 22 493 Al wird ein Konzept beschrieben, welches zurückgewonnene Energie in die Versorgungsquelle speist. Die Primärwicklung des Übertragers liegt hier im Laststromkreis des zu entlastenden Halbleiterschalters und die Energieröckführung erfolgt galvanisch getrennt mittels des Übertragers nach dem Sperrwandlerprinzip.
Die Patentschrift DE 32 41 086 Al zeigt ebenfalls ein Entlastungsnetzwerk. In den in Figur 2 bis Figur 14 gezeigten Lösungen wird die Abschaltenergie über ein ohmsches Bauteil abgeführt und damit in Wärme umgewandelt. Die Figuren 17 bis 19 zeigen Schaltungsanordnungen, bei denen die Selbstinduktionsenergie zurückgewonnen wird. Diese Rückgewinnung erfolgt mittels eines kostspieligen Übertragers nach dem Flusswandlerprinzip. Der Übertrager muss nach jedem Schaltzyklus über eine ohmsche Komponente entmagnetisiert werden. Dadurch erschwert sich der Einsatz in Schaltungen mit veränderlichem Puls- zu Pausenverhältnis, besonders bei kurzen Ausschaltzeiten.
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gemacht diese Nachteile des Standes der Technik möglichst zu vermeiden und Energieverluste zu reduzieren.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels eines Verfahrens für den verlustarmen Abbau einer Selbstinduktionsspannung an einem steuerbaren Schaltelement mittels eines Entlastungsnetzwerkes, welches zumindest ein Stromventil, eine Induktivität und eine Kapazität umfasst. wobei in einem ersten Schritt die Kapazität geladen wird und in emem zweiten Schritt die in der Kapazität. gespeicherte Energie auf eine Induktivität übertragen wird und in einem dritten Schritt die in der Induktivität gespeicherte Energie einem anschließbaren Verbraucher zugeführt werden kann. Während der Stand der Technik die durch die Selbstmduktionsspannung bei den Abschaltvorgängen des in der Regel mittels eines Taktsignals angesteuerten Schaltelementes entstehende Energie mittels eines ohmschen Widerstandes (RC- oder RCD-Netzwerk) in Wärme umwandelt, führt die Erfindung die überschüssige Energie in mehreren Schritten einem anschließbaren Verbraucher zu. Die produzierte Verlustwärme im Schaltelement wird damit erheblich reduziert und die Energie sinnvoll genutzt. Dies wirkt sich positiv auf die Energiebilanz bzw. den Wirkungsgrad der Gesamtschaltung aus, in die das Entlastungsnetzwerk eingefügt ist. Außerdem kann das Bauvolumen wesentlich verringert werden, da temperaturempfindliche Bauteile mit wesentlich verminderter Umgebungstemperatur belastet werden. Als steuerbare Schaltelemente kommen in erster Linie Halbleiterbauelemente wie Transistoren (FET, MOSFET, IGBT, etc. ) in Frage.
Vorteilhafterweise erfolgt der erste Schritt bei abgeschaltetem Schaltelement, der zweite Schritt bei eingeschaltetem Schaltelement und der dritte Schritt wieder bei abgeschaltetem Schaltelement. Der die Selbstinduktion verursachende Strom kann damit beeinflusst und dem kapazitiven bzw. induktiven Bauteil zugeführt werden. Dies bewirkt eine Verlagerung der im System vorhandenen elektrischen Energie in Richtung des anschließbaren Verbrauchers, der in der Regel eine Eingangskapazität aufweist, so dass die Energie letztlich dieser Eingangskapazität zugeführt wird.
Besonders vorteilhaft beginnt der erste Schritt bei Einleitung der Abschaltphase des Schaltelementes, der zweite Schritt bei Einleitung der Einschaltphase des
Schaltelementes'und der dritte Schritt nach Abschluss der Einschaltphase. Insbesondere bilden sich im Abschaltmoment die induzierten Spannungsspitzen maximal aus und es steht annähernd die gesamte Ausschaltzeit für den Umladevorgang zur Verfügung.
Ein verlustarmes Entlastungsnetzwerk zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche wird liier als Dreipol realisiert, welcher einen ersten und einen zweiten Zweig umfasst, wobei der erste Zweig eine Reihenschaltung aus einem kapazitiven Bauelement und einem Stromventil umfasst und der zweite Zweig eine Reihenschaltung aus einem induktiven Bauelement und einem Stromventil umfasst und der zweite Zweig zwischen den Bauelementen des ersten Zweiges mit dem ersten Zweig elektrisch leitend verbunden ist. Die Anzahl der Bauteile kann mit diesem Konzept stark reduziert werden, auch auf eine galvanische Entkopplung kann verzichtet werden.
Vorzugsweise wird das kapazitive Bauelement mittels eines Kondensators, das induktive Bauelement mittels einer Drossel und das Stromventil mittels einer Diode realisiert. Die Abmessungen dieser Bauteile sind, abhängig von ihren charakteristischen Werten (Kapazität, Spannungsfestigkeit, Induktivität), sehr klein wählbar. Dies wirkt sich positiv auf das gesamte Bauvolumen der Schaltung und der Peripherie aus. Die Erfindung lässt sich aufgrund der verwendeten Bauteile auch als DLC-Netzwerk bezeichnen, wobei D für Diode, L für Induktivität und C für Kapazität steht. •
Besonders bevorzugt wird die Induktivität der Drossel so gewählt, dass sie während der maximal auftretenden Zeitdauer, in der das Steuerelement leitend geschaltet ist, nicht in Sättigung gerät. Nur unter dieser Vorraussetzung kann die ganze in dem Kondensator zwischengespeicherte Energie auf die Induktivität übertragen, und die Wirkung des Entlastungsnetzwerkes voll ausgenutzt werden.
Empfohlen wird es, die Spannungsfestigkeit der Dioden so zu wählen, dass diese wenigstens der Betriebsspannung der zu entlastenden Schaltung plus der maximal möglichen Spannung an dem Entlastungskondensator entspricht. Außerdem sollten schnell schaltende Dioden zum Einsatz kommen, um deren Schaltverluste zu minimieren,' was eine Steigerung der Effizienz des Entlastungsnetzwerkes zur Folge hat.
Weiter wird empfohlen, dass die Kapazität des Kondensator so gewählt wird, dass sich bei Ausbildung einer Selbstinduktionsspitze am Kondensator eine Spannungsänderung von maximal etwa 10% der Versorgungsspannung der zu entlastenden Schaltung einstellt. Vorteilhafter weise wird der Dreipol so an einem steuerbaren Schaltelement angeordnet, dass die an dem Schaltelement entstehende Überspannungsspitzen, verursacht von einer geschalteten Induktivität , abgeleitet werden. Der Schalter erfährt dadurch einen optimalen Schutz vor Überspannungen.
Prinzipiell ist der Einsatz des Entlastungsnetzwerkes an jeder periodisch geschalteten Einzelinduktivität möglich, um die Selbstindulctionsspannungen abzubauen.
Ganz besonders eignet sich das erfϊndungsgemäße dreipolige Entlastungsnetzwerk zum Einsatz in Verbindung mit einem Schaltnetzteil, insbesondere einem Schaltnetzteil nach dem Sperrwandlerprinzip, so dass am schaltenden Bauteil des Schaltnetzteils entstehende Überspannungsspitzen verlustarm abgeleitet werden können. Erneut sind das reduzierte Bauvolumen und die reduzierte Abgabe von Verlustwärme hier als wesentlicher Vorteil zu nennen. Durch die reduzierte Überspannung an dem Schalter kann eventuell auf ein Bauteil geringerer Spannungsfestigkeit zurückgegriffen werden, was die Kosten vermindert. Besonders wird auch empfohlen ein solches Schaltnetzteil im Antriebsregler eines Servomotors einzusetzen, da hier im Zuge der zunehmenden Miniaturisierung auf immer kleinere Bauformen zurückgegriffen wird.
Bezugszeichenliste
1 Schaltnetzteil (Teilschaltung)
2 ■ Energieversorgung
3 Entlastungsnetzwerk (Dreipol)
4 Strompfad
5 Verbindungspunlct
L2 Übertrager
Ll Drossel
Cl5 C3 Kondensatoren
C2 Eingangskapazität eines angeschlossenen Verbrauchers
D1-D3 Dioden
Tl Transistor
Rm ohmscher Widerstand
Im Folgenden soll die Funktionsweise der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen erläutert werden. Die Figuren 1 bis 3 zeigen jeweils eine identische
Schaltung, wobei abhängig vom Schaltzustand des Schalters Tl eine unterschiedliche
Strombahn realisiert wird. Diese Strombahn ist mittels des in den drei Zweigen der
Schaltung eingezeichneten Pfades 4 angedeutet.
Die Figuren 1 bis 3 zeigen ein Dreipol-Entlastungsnetzwerk 3 ohne ohmschen Anteil zur Begrenzung von Schaltspitzen an Halbleiterschaltern. Zur Anwendung kommen Entlastungsnetzwerke in der Leistungselektronik überall dort, wo sich bedingt durch das schnelle Abschalten der Halbleiterschalter (MOS-Fet, IGBT etc.) Selbstinduktiqnsspitzen ausbilden. Die Selbstinduktionsspitzen werden verursacht durch die Streuinduktivität des Schaltungsaufbaus oder der zu schaltenden Induktivitäten. Um die Halbleiterschalter vor ihrer Zerstörung durch Überspannung zu schützen, muss der Energieinhalt der Selbstinduktionsspitze in einem geeigneten Entlastungsnetzwerk abgeleitet werden. Für gewöhnlich geschieht dies in einem RC oder RCD Netzwerk, mit dem Nachteil, dass die abgeleitete Energie in Wärme umgesetzt wird. Dies wirkt sich in eine zusätzliche Erwärmung und Herabsetzung des Gesamtwirkungsgrades der Schaltung aus. Die Figuren zeigen eine Teilschaltung für ein Schaltnetzteil 1. Es ist gezeigt, die zentrale Energieversorgung 2 mit einem Übertrager L2, welcher auf seiner Sekundärseite eine Diode D3 und einen Kondensator C3 aufweist, und dessen Primärteil in Reihe mit einem MOSFET-Schalttransistor Tl, einem ohmschen Widerstand Rm und der Eingangskapazität C2 eines Verbrauchers geschaltet ist. Das eigentliche erfindungsgemäße Entlastungsήetzwerk 3 wird gebildet, durch den Kondensator Cl5 die Dioden Dl und D2 und die Drossel Ll. Wie diese Bauteile miteinander verschaltet sind, ist dem schematischen Schaltbild entnehmbar. Der Dreipol wird aufgrund seiner Zusammensetzung als DLC-Netzwerk bezeichnet.
Die Funktionsweise dieses DLC-Netzwerkes wird nun beschrieben:
Figur 1 zeigt den Pfad 4 des Ladestromes, der sich einstellt, sobald der Transistor Tl abschaltet. Die im Abschaltmoment, also nach Beendigung des aktiven
Einspeisevorgangs durch die in der Streuinduktivität des Übertragers L2 gespeicherte Energie an Tl entstehende Selbstinduktionsspannung wird über den Kondensator Cl und die Diode Dl abgebaut, indem der resultierende Strom den Kondensator Cl auflädt. Die Selbstinduktionsenergie wird demnach im Kondensator Cl zwischengespeichert.
Figur 2 zeigt den Strompfad 4 während der nächsten Einschaltphase von Tl. Hier wird das an der Drain des Feldeffektransistors Tl vorhandene Potential, unter der
Vernachlässigung geringer Spannungsabfälle an Rm, auf das Anodenpotential der
Diode D2 gelegt. Dies hat zur Folge, dass nun das Drosselpotential Ll am
Verbindungspunkt 5 zum Kondensator Cl geringer ist, als an der Anode der Diode D2.
Die Diode D2 wird folglich leitend und die am Kondensator Cl anliegende Spannung verursacht einen Strom in der Drossel Ll. Die im Kondensator Cl gespeicherte Energie wird hierbei auf die Drossel Ll übertragen.
Figur 3 zeigt den Strompfad 4 bei erneuter Beendigung des Einschaltvorgangs von Tl. Der Abbau der daraus resultierenden Selbstinduktionsspitze erfolgt wie bereits weiter oben beschreiben. Nach Abbau der Selbstinduktionsspitze befindet sich das Anodenpotential der Diode Dl bedingt durch die Ladung des Kondensators Cl auf niedrigerem Niveau als ihr Kathodenpotential. Die Diode Dl ist folglich gesperrt. Da durch den ebenfalls gesperrten Transistor Tl ein Freilauf nicht erfolgen kann, steht als einziger Strompfad nur noch der Weg 4 über den Kondensator Cl, den Übertrager L2, die Drossel Ll und die Diode Dl sowie die Eingangskapazität C2 der anschließbaren Last zu Verfügung. Dies hat zur Folge, dass der Kondensator Cl weiter entladen und die Eingangskapazität C2 einer ggf. angeschlossenen Last geladen wird. Die gespeicherte Energie wird somit der Last zugeführt und nicht wie im Stand der Technik gezeigt in Wärme umgewandelt.
Das Tastverhältnis für das Ein- bzw. Ausschalten des. Transistors spielt nur eine untergeordnete Rolle, da sich bei Änderung des Puls- zu Pausenverhältnisses sofort die Spannung über dem Kondensator Cl und damit die treibende Spannung der Drossel Ll ändert. Verändert sich z.B. die Pulsbreite von maximaler Einspeisedauer zu kleineren Werten, so wird zunächst weniger Energie in der Drossel Ll eingespeichert. Dies hat im Freilauf die Folge, dass der Kondensator Cl weniger entladen wird, die Spannung am Kondensator Cl steigt bei der nächsten Induktionsspitze an. Beim nächsten Einschalten liegt dann eine höhere treibende Spannung an der Drossel Ll, erhöht damit die Stromanstiegsgeschwindigkeit und somit die gespeicherte Energie. Der Kondensator Cl wird ' wiederum beim nächsten Freilauf durch den höheren Drosselstrom stärker entladen, die Kondensatorspannung sinkt folglich wieder ab. Das DLC Eritlastungsnetzwerk besitzt demnach ein Eigenregelverhalten und ist somit annähernd unabhängig vom Tastverhältnis des zu entlastenden Schaltnetzteiles.
Mit folgenden Bauteildimensionierungen wurde das DLC-Netzwerk für den Einsatz in einer bestimmten Ausgestaltungsform gewählt:
- Drossel 100μH / 0,5A
- Dioden STPR 200V / IA
- Multilayer Keramikkondensator 4,7μF / 50V

Claims

. Patentansprüche
1. Verfahren für den verlustarmen Abbau einer Selbstinduktionsspannung an einem steuerbaren Schaltelement (Tl) mittels eines Entlastungsnetzwerkes (3), welches ein Stromventil (Dl, D2), eine Induktivität (Ll) und eine Kapazität (Cl) umfasst, wobei in einem ersten Schritt die Kapazität (Cl) geladen wird und in einem zweiten Schritt die in der Kapazität (Cl) gespeicherte Energie auf eine Induktivität (Ll) übertragen wird und in einem dritten Schritt die in der Induktivität (Ll) gespeicherte Energie einem anschließbaren Verbraucher (C2) zur Verfügung gestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Schritt bei abgeschaltetem Schaltelement (Tl) erfolgt, der zweite Schritt bei eingeschaltetem Schaltelement (Tl) und der dritte Schritt wieder bei abgeschaltetem Schaltelement (Tl) erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Schritt bei Einleitung der Abschaltphase des Schaltelementes (Tl) beginnt und der zweite Schritt bei Einleitung der Einschaltphase des Schaltelementes (Tl) beginnt und der dritte Schritt nach Abschluss der Einschaltphase des Schaltelementes (Tl) beginnt.
4. Verlustarmes Entlastungsnetzwerk zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei dieses als Dreipol (3) realisiert ist, welcher einen ersten und einen zweiten Zweig umfasst, wobei der erste Zweig eine Reihenschaltung aus einem kapazitiven Bauelement (Cl) und einem Stromventil (Dl) umfasst und der zweite Zweig eine Reihenschaltung aus einem induktiven Bauelement (Ll) und einem Stromventil (D2) umfasst und der zweite Zweig zwischen den Bauelementen des ersten Zweiges mit dem ersten Zweig elektrisch leitend (5) verbunden ist.
5. Verlustarmes Entlastungsnetzwerk nach Anspruch 4, wobei das kapazitive Bauelement mittels eines Kondensators (Cl), das induktive Bauelement mittels einer Drossel (Ll) und das Stromventil mittels Diode (Dl, D2) realisiert ist. .
6. Verlustarmes Entlastungsnetzwerk nach Anspruch 5, wobei die Induktivität der Drossel (Ll) so gewählt ist, dass sie während der Zeit, in der das Steuerelement leitend geschaltet ist, nicht in Sättigung gerät.
7. Verlustarmes Entlastungsnetzwerk nach einem der Ansprüche 5 bis 6, wobei die Spannungsfestigkeit der Dioden (Dl, D2) so gewählt ist, dass diese wenigstens der Betriebsspannung der zu entlastenden Schaltung zuzüglich der am Kondensator (Cl) auftretenden und nach Maßgabe der Dimensionierung maximal möglichen Kondensatorspannung entspricht.
8. Verlustarmes Entlastungsnetzwerk nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Kapazität des Kondensators (Cl) so gewählt ist, dass sich am Kondensator bei Ausbildung einer Selbstinduktionsspitze eine Änderung der am Kondensator anliegenden Spannung bis maximal etwa 10% der Versorgungsspannung der zu entlastenden Schaltung einstellt.
9. Verlustarmes Entlastungsnetzwerk nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei der Dreipol (3) so an einem steuerbaren Schaltelement (Tl) angeordnet ist, dass die an dem Schaltelement (Tl) entstehende Überspannungsspitze, verursacht von einer geschalteten Induktivität (L2), abgeleitet wird.
10. Verlustarmes Entlastungsnetzwerk nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei der Dreipol (3) an einer periodisch geschalteten Einzelinduktivität angeordnet ist.
11. Verlustarmes Entlastungsnetzwerk nach einem der Ansprüche 4 bis 10, wobei der Dreipol (3) in einem Schaltnetzteil (1), insbesondere einem Schaltnetzteil (1) nach dem
Sperrwandlerprinzip, angeordnet ist. ' "
12. Verlustarmes Entlastungsnetzwerk nach Anspruch 11, wobei das Schaltnetzteil (1) von einem Antriebsregler für Servomotoren umfasst ist.
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