WO2019063289A1 - Method for operating an actuation device for an inductive load - Google Patents

Method for operating an actuation device for an inductive load Download PDF

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WO2019063289A1
WO2019063289A1 PCT/EP2018/074587 EP2018074587W WO2019063289A1 WO 2019063289 A1 WO2019063289 A1 WO 2019063289A1 EP 2018074587 W EP2018074587 W EP 2018074587W WO 2019063289 A1 WO2019063289 A1 WO 2019063289A1
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WO
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mos
fet
fets
inductive load
switching
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/074587
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German (de)
French (fr)
Inventor
Stefan Koch
Thomas Malich
Michael Wendl
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/16Modifications for eliminating interference voltages or currents
    • H03K17/161Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches
    • H03K17/165Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches by feedback from the output circuit to the control circuit
    • H03K17/166Soft switching
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/1555Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only for the generation of a regulated current to a load whose impedance is substantially inductive

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a drive device for an inductive load.
  • the invention further relates to a drive device for cyclically driving an inductive load.
  • the invention further relates to a computer program product.
  • Engine cooling fans are part of a thermal management, e.g. of internal combustion engines.
  • the cooling fan is driven by an electronically commutated motor.
  • the motor topology is usually designed such that a B6 bridge can be used for driving.
  • the B6 bridge generates the necessary (variant) electrical voltage levels at the motor terminals by means of pulse width modulated control signals.
  • the engine cooling fan with an electrical supply voltage of approx. 8V ... approx. 16V from a low voltage electrical network ("electrical on-board voltage") of the vehicle operated.
  • the pulse-width-modulated drive method of the B6 bridge disadvantageously generates losses in the semiconductor power devices.
  • Loss-power components of semiconductor switching elements of the B6 bridge in the form of MOS-FETs are, for example:
  • CEV high-frequency interference emissions
  • Efficiency, power dissipation and the amount of emitted interference are important technical parameters of the B6 bridge or of the electrical product controlled by the B6 bridge.
  • An object of the invention is therefore to provide an improved method for
  • the object is achieved according to a first aspect with a method for operating a drive device for an inductive load, wherein the drive device is designed as a half bridge with two MOS FETs, wherein a connection point of the two MOS FETs is galvanically connected to the inductive load, comprising the following cyclical steps: with positive electric phase current, with electric current flowing from the half-bridge into the inductive load:
  • the electronic switching elements are specifically operated so that the lowest possible losses are generated by the rapid switching of the MOSFETs with component-internal commutation of the current from diode to the channel of the MOS-FETs.
  • this supports the fact that, for the electronic switching elements in the form of the MOS FETs, they remain below the maximum permissible temperature of the barrier layer (English, junction temperature). Relatively little EMC-relevant interference is generated by the fact that the switched voltage gradient is rather low. Relatively low power losses are produced by keeping a duration of an electric current flow via the current line through the intrinsic diode as short as possible.
  • a drive device for cyclically driving an inductive load comprising:
  • At least one half-bridge having a high-side MOS-FET and a low-side MOS-FET, wherein a connection point of the high-side MOS FET and the low-side MOS FET is connected to the inductive load, wherein which is rapidly turned on to generate the lowest possible power dissipation of the high-side MOS FET when switching the electric current flow from the intrinsic diode of the high-side MOS FET to the electric current flow through the channel of the high-side MOS FET ; and where
  • the drive device is designed to make an adaptation of the speed of the switching operation of the switched voltages depending on the size of the switched voltage swing with the aim of minimizing the losses while adhering to interference limits.
  • An advantageous development of the method provides that based on an adaptation of a voltage gradient of the switched signals of the MOS-FETS a minimization of the losses is performed. In this way, an amplitude and slope of the drive signals can be specified in such a way that operation of the electronic MOS-FET switching elements with as little loss as possible is provided.
  • a further advantageous development of the method provides that the minimization of the losses achieved by switching the MOS FETs is determined on the basis of an interference spectrum. In this way, the effectiveness of the control processes carried out can be verified on the basis of concrete interference spectra. For example, simulation methods can be used for this purpose.
  • a further advantageous embodiment of the method provides that a defined rapid turn on with about ⁇ ⁇ / ⁇ is performed and wherein a defined slow turn on with about 10 ⁇ / ⁇ is performed. In this way, specific numerical values for the terms defined for the terms "fast” and defined “slow” switching are defined.
  • a further advantageous development of the method provides that an EC motor is activated as the inductive load. In this way, a useful application, especially in the automotive environment is provided for the process.
  • Disclosed method features are analogous to corresponding disclosed device features and vice versa. This means, in particular, that features, technical advantages and embodiments relating to the method result analogously from corresponding embodiments, features and advantages of the drive device and vice versa.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of a
  • Fig. 2 is a schematic diagram of an interference frequency spectrum
  • Fig. 3 is a timing signal diagram with drive signals of a high
  • Fig. 5 is a schematic flow diagram of a proposed
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of an embodiment of a
  • Device 100 for driving an inductive load 30.
  • Recognizable is a half-bridge with a high-side MOS-FET 10, which is electrically connected to a low-side MOS-FET 20.
  • An inductive load 30 is connected to a galvanic connection point of the high-side MOS FET 10 and the low-side MOS FET 20.
  • the inductive load 30 may be part of a winding of an electronically commutated EC motor (not shown), a DC-DC converter, a transformer winding, etc., and may preferably be used in the automotive sector.
  • a central idea of the invention is, in particular, to reduce a power loss during operation of said half-bridge, at the same time also electromagnetic interference emissions should be kept as low as possible.
  • the high-side MOS-FET 10 and the low-side MOS-FET 20 are driven by a driver element 40, which by means of a current limiting or a voltage shaping explained in more detail below
  • Switching operations of the MOS-FETs 10, 20 controls. 2 shows a basic relationship between a switching edge steepness and a resulting interference frequency spectrum.
  • Recognizable is a periodic signal with a period T, a rise time t r and a duration D from the beginning of an increase to the beginning of a fall of the signal. The aim is, due to a suitable rise time tR the
  • the signal level or an amplitude of this signal plays a role for the emitted electromagnetic interference spectrum, which is not shown in Fig. 2.
  • the driver module 40 may, for example, be known per se
  • Control module with various setting options for the
  • Edge steepness of the switched signals e.g. by means of
  • the driver chip 40 may have a writable register with which the maximum electrical drive current can be configured. In this way, the switching edge steepness at the switching inputs of the MOS FETs 10, 20 can be influenced.
  • the low-side MOS FET 20 of the drive apparatus 100 designed as a half-bridge for the electrical supply of a phase U is considered below, the electric current in the phase U being due to the inductive load
  • FIG. 3 shows, in a right upper section, the area which is shown in detail in the left-hand area of FIG. 3.
  • Fig. 3 shows a time course of the electric current I g .
  • the electric current is determined by means of a Rogowski coil and represents the electric current through the low-side MOS-FET 20 (channel and diode).
  • FIG. 3 shows a voltage UGS which represents an electrical voltage between gate and source of the low-side MOS FET 20.
  • a time profile of an electrical voltage UDS can be seen, which is an electrical voltage between the drain and source of the low
  • the electrical phase current Ip h that is, the total electrical current of the low-side MOS FET 20 and the high-side MOS FETs 10 is positive.
  • the low-side MOSFET 20 carries electrical current over the channel because the FET is turned on.
  • the low-side MOS-FET 20 carries electrical current via its intrinsic diode, since the low-side MOS-FET 20 is switched off in this time.
  • the high-side MOS-FET 10 has turned on and carries electrical current through its channel, whereby the voltage UDS at the low-side MOS-FET 20 jumps to the level of the supply voltage of about 13V.
  • phase 4a the high-side MOS-FET 10 has turned off and the low-side MOS-FET 20 carries electrical current via its intrinsic diode. Also in this case:
  • a phase 5a the high side MOS FET 10 has turned off, and the low side MOS FET 20 is supplying electric current through the channel since the low side MOS FET 20 is turned on.
  • the high side MOS FET 10 has turned off, and the low side MOS FET 20 is supplying electric current through the channel since the low side MOS FET 20 is turned on.
  • FIG. 4 shows further time profiles of the signals already mentioned above in FIG. 3, with four phases 1 to 4 following one another in time being marked. A small portion in a left portion of FIG. 4 is shown enlarged in a right portion of FIG. 4.
  • the low-side MOS-FET 20 carries electrical current through its channel, since the low-side MOS-FET 20 is turned on.
  • the low-side MOS-FET 20 turns off.
  • the low-side MOS FET 20 is turned off. In this case:
  • the low-side MOS-FET 20 is turned on, the low-side MOS-FET 20 carries electrical current through its channel.
  • the electric phase current Ip h is positive.
  • the low-side MOS FET 20 is turned on after the electric current has flowed through the intrinsic diode low-side MOS FETs 20.
  • the electric phase current Ip h is negative.
  • the low-side MOS FET 20 is turned on after the electric
  • Phase 4a UDS ⁇ Uoiode (l Ph ) ... approx. 1V (losses in the MOS-FET)
  • fast in this context means, for example, an edge steepness dUDs / dt> approx. 1000 V / ⁇ .
  • slow can be understood to mean an edge steepness dUüs / dt ⁇ 100 V / ⁇ .
  • An essential core idea of the invention therefore consists in rapidly switching on the MOS FETs 10, 20 in case 1 and switching them on slowly in case 2.
  • Proposed is thus at positive electric phase current, with electric current from the half-bridge flows into the inductive load 30: a) in the case of an electric current flow after high-resistance switching of the HS-MOS FETs 10 via the intrinsic diode of the LS-MOS-FETs 20th :
  • the following defines slow switching on of the LS-MOS-FET 20.
  • FIG. 5 shows a basic sequence of a proposed method:
  • the high-side MOS FET 10 is switched on when the electric phase current Ip h is positive, with the high-side MOSFET 10 generating as little as possible Power loss of the high-side MOS FETs 10 when switching the electric current flow from the intrinsic diode of the high-side MOS FETs 10 on the electric current flow through the channel of the high-side MOS FETs 10 defines quickly turned on.
  • a step 210 the low-side MOS FET 20 is switched on when the phase current Ip h is negative, with the low-side MOS FET 20 being switched on slowly in order to generate the lowest possible EMC emission.
  • the proposed principle explained above, depending on the phase position of the phase current Iph on both the low-side MOS FET 20 and on the High-side MOS FET 10 is applicable.
  • the described arrangement of the drive device 100 may also include a plurality of half-bridges, so that the proposed
  • a device for driving an electronically commutated EC motor can be realized.
  • Flank slopes are merely exemplary and other flank slopes for the drive signals of the MOS-FETs can be used to achieve the aforementioned loss performance or interference emission minimization.

Landscapes

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

Abstract

The invention relates to a method for operating an actuation device (100) for an inductive load (30), wherein the actuation device (100) is formed as a half bridge with two MOS-FETs (10, 20) and a connecting point of the two MOS-FETs (10, 20) is galvanically connected to the inductive load (30), the method having the following, cyclically performed steps: - with a positive phase current, where electrical current flows from the half bridge into the inductive load (30): a) in the event of an electrical current flow after high-resistance switching of the HS-MOS-FET (10) via the intrinsic diode of the LS-MOS-FET (20): - subsequent activation of the LS-MOS-FET (20) in a defined rapid manner; b) in the event of an electrical current flow after high-resistance switching of the LS-MOS-FET (20) via the intrinsic diode of the LS-MOS-FET (20): - subsequent activation of the HS-MOS-FET (10) in a defined slow manner; - with a negative electrical phase current, where electrical current flows from the inductive load (30) into the half bridge: a) in the event of an electrical current flow after high-resistance switching of the LS-MOS-FET (20) via the intrinsic diode of the HS-MOS-FET (10); - subsequent activation of the HS-MOS-FET (10) in a defined rapid manner; b) in the event of an electrical current flow after high-resistance switching of the HS-MOS-FET (10) via the intrinsic diode of the HS-MOS-FET; - subsequent activation of the LS-MOS-FET (20) in a defined slow manner.

Description

Beschreibung Titel  Description title
Verfahren zum Betreiben einer Ansteuervorrichtung für eine induktive Last  Method for operating a drive device for an inductive load
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Ansteuervorrichtung für eine induktive Last. Die Erfindung betrifft ferner eine Ansteuervorrichtung zum zyklischen Ansteuern einer induktiven Last. Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogrammprodukt. The invention relates to a method for operating a drive device for an inductive load. The invention further relates to a drive device for cyclically driving an inductive load. The invention further relates to a computer program product.
Stand der Technik State of the art
Motorkühlgebläse sind Teil eines Thermomanagements, z.B. von Verbrennungsmotoren. Dabei wird das Kühlgebläse durch einen elektronisch kommutierten Motor angetrieben. Die Motortopologie ist üblicherweise derart ausgestaltet, dass eine B6-Brücke zur Ansteuerung verwendet werden kann. Die B6-Brücke erzeugt dabei die notwendigen (Varianten) elektrischen Spannungspegel an den Motorklemmen mittels pulsweitenmodulierter Ansteuersignale. Engine cooling fans are part of a thermal management, e.g. of internal combustion engines. The cooling fan is driven by an electronically commutated motor. The motor topology is usually designed such that a B6 bridge can be used for driving. The B6 bridge generates the necessary (variant) electrical voltage levels at the motor terminals by means of pulse width modulated control signals.
In der Regel wird das Motorkühlgebläse mit einer elektrischen Versorgungsspannung von ca. 8V...ca. 16V aus einem elektrischen Niederspannungsnetz („elektrische Bordspannung") des Fahrzeugs betrieben. As a rule, the engine cooling fan with an electrical supply voltage of approx. 8V ... approx. 16V from a low voltage electrical network ("electrical on-board voltage") of the vehicle operated.
Das pulsweitenmodulierte Ansteuerverfahren der B6-Brücke erzeugt in den Halbleiterleistungsbauelementen nachteilig Verluste. Verlustleistungskomponenten von Halbleiter-Schaltelementen der B6-Brücke in Form von MOS-FETs sind beispielsweise: The pulse-width-modulated drive method of the B6 bridge disadvantageously generates losses in the semiconductor power devices. Loss-power components of semiconductor switching elements of the B6 bridge in the form of MOS-FETs are, for example:
- Leitverluste - Lead losses
- Diodenleitverluste  - Diode conduction losses
- Schaltverluste - Reverse Recovery Verluste beim Ausräumen von Ladungsträgern aus der intrinsischen Diode der MOS-FETs - Switching losses - Reverse recovery losses when clearing charge carriers from the intrinsic diode of the MOS-FETs
Die Einstellung des Varianten elektrischen Spannungspegels an den Motorklemmen erzeugt an den Versorgungsspannungsklemmen unter anderem The setting of the variant electrical voltage level at the motor terminals generated at the supply voltage terminals, among others
hochfrequente Störspannungsanteile (engl, conducted emissions, CEV). high-frequency interference emissions (CEV).
Wirkungsgrad, Verlustleistung und die Höhe der Störaussendung sind wichtige technische Kenngrößen der B6-Brücke bzw. des von der B6-Brücke angesteuerten elektrischen Produkts. Efficiency, power dissipation and the amount of emitted interference are important technical parameters of the B6 bridge or of the electrical product controlled by the B6 bridge.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren zum An object of the invention is therefore to provide an improved method for
Betreiben einer Ansteuervorrichtung für eine induktive Last bereitzustellen. Operate to provide a drive device for an inductive load.
Die Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt gelöst mit einem Verfahren zum Betreiben einer Ansteuervorrichtung für eine induktive Last, wobei die Ansteuervorrichtung als eine Halbbrücke mit zwei MOS-FETs ausgebildet ist, wobei ein Verbindungspunkt der beiden MOS-FETs galvanisch mit der induktiven Last verbunden ist, aufweisend die folgenden zyklisch ausgeführten Schritte: bei positivem elektrischem Phasenstrom, wobei elektrischer Strom aus der Halbbrücke in den induktiven Verbraucher fließt: The object is achieved according to a first aspect with a method for operating a drive device for an inductive load, wherein the drive device is designed as a half bridge with two MOS FETs, wherein a connection point of the two MOS FETs is galvanically connected to the inductive load, comprising the following cyclical steps: with positive electric phase current, with electric current flowing from the half-bridge into the inductive load:
a) im Falle eines elektrischen Stromflusses nach Hochohmig-Schalten des HS- MOS-FETs über die intrinsische Diode des LS-MOS-FETs:  a) in the case of an electric current flow after high-resistance switching of the HS-MOS-FETs via the intrinsic diode of the LS-MOS-FETs:
- nachfolgendes definiert schnelles Einschalten des LS-MOS-FETs b) im Falle eines elektrischen Stromflusses nach Hochohmig-Schalten des LS- MOS-FETs über die intrinsische Diode des LS-MOS-FETs:  the following defines fast switching on of the LS-MOS-FETs b) in the case of an electric current flow after high-resistance switching of the LS-MOS-FETs via the intrinsic diode of the LS-MOS-FETs:
- nachfolgendes definiert langsames Einschalten des HS-MOS-FETs; bei negativem elektrischem Phasenstrom, wobei elektrischer Strom aus dem induktiven Verbraucher in die Halbbrücke fließt:  - the following defines slow turn-on of the HS-MOS-FETs; with negative electric phase current, with electric current flowing from the inductive load into the half-bridge:
a) im Falle eines elektrischen Stromflusses nach Hochohmig-Schalten des LS- MOS-FETs über die intrinsische Diode des HS-MOS-FETs: - nachfolgendes definiert schnelles Einschalten des HS-MOS-FETS b) im Falle eines elektrischen Stromflusses nach Hochohmig-Schalten des HS-MOS-FETs über die intrinsische Diode des HS-MOS-FETs:a) in the case of an electric current flow after high-resistance switching of the LS-MOS-FETs via the intrinsic diode of the HS-MOS-FETs: the following defines fast switching on of the HS-MOS-FET b) in the case of an electric current flow after high-resistance switching of the HS-MOS-FET via the intrinsic diode of the HS-MOS-FET:
- nachfolgendes definiert langsames Einschalten des LS-MOS-FETs. - the following defines slow switching on of the LS-MOS-FETs.
Auf diese Weise wird mittels des Low-Side-MOS-FETs beim Durchführen eines großen Spannungshubs eine möglichst geringe EMV-Emission generiert. Das definiert schnelle Einschalten der MOS-FETs beim Durchführen eines kleinen Spannungshubs generiert vorteilhaft eine geringe EMV-Emission bei kleiner Verlustleistung. In this way, the lowest possible EMC emission is generated by means of the low-side MOS FETs when performing a large voltage swing. This defines fast switching on of the MOS FETs when performing a small voltage swing advantageously generates a low EMC emission with low power loss.
Auf diese Weise werden die elektronischen Schaltelemente spezifisch derart betrieben, dass möglichst geringe Verluste durch das schnelle Einschalten der MOSFETs bei bauteileinterner Kommutierung des Stroms von Diode auf den Channel des MOS-FETs erzeugt werden. Vorteilhaft ist dadurch unterstützt, dass für die elektronischen Schaltelemente in Form der MOS-FETs unterhalb der maximal zulässigen Temperatur der Sperrschicht (engl, junction temperature) zu bleiben. Relativ wenig EMV-relevante Störungen werden dadurch erzeugt, dass der geschaltete Spannungsgradient eher gering ist. Relativ geringe Verlustleistungen werden dadurch erzeugt, dass eine Dauer eines elektrischen Stromflusses per Stromleitung durch die intrinsische Diode möglichst kurz gehalten wird. In this way, the electronic switching elements are specifically operated so that the lowest possible losses are generated by the rapid switching of the MOSFETs with component-internal commutation of the current from diode to the channel of the MOS-FETs. Advantageously, this supports the fact that, for the electronic switching elements in the form of the MOS FETs, they remain below the maximum permissible temperature of the barrier layer (English, junction temperature). Relatively little EMC-relevant interference is generated by the fact that the switched voltage gradient is rather low. Relatively low power losses are produced by keeping a duration of an electric current flow via the current line through the intrinsic diode as short as possible.
Auf diese Weise wird ein verlustarmer Betrieb der Ansteuervorrichtung für die induktive Last bereitgestellt, weil Ansteuervorgänge für die Halbleiterleistungsbauelemente günstig ausgestaltet sind. Entstörungsmittel können auf diese Weise kostengünstig ausgebildet sein. In this way, a low-loss operation of the drive device for the inductive load is provided because drive operations for the semiconductor power devices are designed low. Suppressor can be designed inexpensively in this way.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird die Erfindung gelöst mit einer Ansteuervorrichtung zum zyklischen Ansteuern einer induktiven Last aufweisend: According to a second aspect, the invention is achieved with a drive device for cyclically driving an inductive load comprising:
wenigstens eine Halbbrücke mit einem High-Side-MOS-FET und einem Low-Side-MOS-FET, wobei ein Verbindungspunkt des High Side-MOS- FETs und des Low-Side-MOS-FETs mit der induktiven Last verschaltet ist, wobei der zum Generieren einer möglichst geringen Verlustleistung des High- Side-MOS FETs beim Umschalten des elektrischen Stromflusses von der intrinsischen Diode des High-Side-MOS-FETs auf den elektrischen Stromfluss durch den Kanal des High-Side-MOS-FETs definiert schnell eingeschaltet wird; und wobei at least one half-bridge having a high-side MOS-FET and a low-side MOS-FET, wherein a connection point of the high-side MOS FET and the low-side MOS FET is connected to the inductive load, wherein which is rapidly turned on to generate the lowest possible power dissipation of the high-side MOS FET when switching the electric current flow from the intrinsic diode of the high-side MOS FET to the electric current flow through the channel of the high-side MOS FET ; and where
zum Generieren einer möglichst geringen EMV-Emission definiert langsam eingeschaltet wird, wobei  is defined for generating the lowest possible EMC emission is slowly turned on, wherein
die Ansteuervorrichtung ausgebildet ist, eine Anpassung der Schnelligkeit des Schaltvorgangs der geschalteten Spannungen je nach Größe des geschalteten Spannungshubes mit dem Ziel der Minimierung der Verluste bei Einhaltung von Störgrenzen vorzunehmen.  the drive device is designed to make an adaptation of the speed of the switching operation of the switched voltages depending on the size of the switched voltage swing with the aim of minimizing the losses while adhering to interference limits.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen. Advantageous developments of the method are the subject of dependent claims.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass anhand einer Anpassung einer Spannungssteilheit der geschalteten Signale der MOS-FETS eine Minimierung der Verluste durchgeführt wird. Auf diese Weise kann eine Amplitude und Steilheit der Ansteuersignale derart spezifiziert sein, dass ein möglichst verlustarmer Betrieb der elektronischen MOS-FET-Schaltelemente bereitgestellt ist. An advantageous development of the method provides that based on an adaptation of a voltage gradient of the switched signals of the MOS-FETS a minimization of the losses is performed. In this way, an amplitude and slope of the drive signals can be specified in such a way that operation of the electronic MOS-FET switching elements with as little loss as possible is provided.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass die aus dem Schalten der MOS-FETs erreichte Minimierung der Verluste anhand eines Störspektrums ermittelt wird. Auf diese Weise lässt sich anhand von konkreten Störspektren die Wirksamkeit der durchgeführten Steuerverfahren verifizieren. Beispielweise können zu diesem Zweck Simulationsverfahren verwendet werden. A further advantageous development of the method provides that the minimization of the losses achieved by switching the MOS FETs is determined on the basis of an interference spectrum. In this way, the effectiveness of the control processes carried out can be verified on the basis of concrete interference spectra. For example, simulation methods can be used for this purpose.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass ein definiert schnelles Einschalten mit ca. Ι ΟΟθν/μβ durchgeführt wird und wobei ein definiert langsames Einschalten mit ca. 10θν/μβ durchgeführt wird. Auf diese Weise werden spezifische Zahlenwerte für das für die Begrifflichkeiten definiert „schnelles" und definiert„langsames" Einschalten definiert. Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass als induktive Last ein EC-Motor angesteuert wird. Auf diese Weise wird für das Verfahren ein nützlicher Anwendungsfall, insbesondere im automobilen Umfeld bereitgestellt. A further advantageous embodiment of the method provides that a defined rapid turn on with about Ι ΟΟθν / μβ is performed and wherein a defined slow turn on with about 10θν / μβ is performed. In this way, specific numerical values for the terms defined for the terms "fast" and defined "slow" switching are defined. A further advantageous development of the method provides that an EC motor is activated as the inductive load. In this way, a useful application, especially in the automotive environment is provided for the process.
Die Erfindung wird im Folgenden mit weiteren Vorteilen und Merkmalen anhand von mehreren Figuren detailliert beschrieben. Dabei bilden alle Merkmale, unabhängig von ihrer Darstellung in der Beschreibung bzw. in den Figuren und unabhängig von ihrer Rückbeziehung in den Patentansprüchen den Gegenstand der Erfindung. Die Figuren sind insbesondere zur Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Prinzipien gedacht.  The invention will be described in detail below with further advantages and features with reference to several figures. All features, regardless of their representation in the description or in the figures and regardless of their relationship in the claims form the subject of the invention. The figures are particularly intended to illustrate the principles of the invention.
Offenbarte Verfahrensmerkmale ergeben sich analog aus entsprechenden offenbarten Vorrichtungsmerkmalen und umgekehrt. Dies bedeutet insbesondere, dass sich Merkmale, technische Vorteile und Ausführungen betreffend das Verfahren in analoger Weise aus entsprechenden Ausführungen, Merkmalen und Vorteilen der Ansteuervorrichtung ergeben und umgekehrt. Disclosed method features are analogous to corresponding disclosed device features and vice versa. This means, in particular, that features, technical advantages and embodiments relating to the method result analogously from corresponding embodiments, features and advantages of the drive device and vice versa.
In den Figuren zeigt: In the figures shows:
Fig. 1 eine prinzipielle Darstellung einer Ausführungsform einer Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of a
Ansteuervorrichtung zum Ansteuern einer induktiven Last;  Drive device for driving an inductive load;
Fig. 2 eine prinzipielle Darstellung eines Störfrequenzspektrums; Fig. 2 is a schematic diagram of an interference frequency spectrum;
Fig. 3 ein zeitliches Signaldiagramm mit Ansteuersignalen eines High Fig. 3 is a timing signal diagram with drive signals of a high
Side-MOS-FETs der Ansteuervorrichtung;  Side MOS FETs of the drive device;
Fig. 4 ein zeitliches Signaldiagramm mit Ansteuersignalen des Low-4 is a time signal diagram with activation signals of the low
Side-MOS-FETs der Ansteuervorrichtung; und Side MOS FETs of the drive device; and
Fig. 5 ein prinzipielles Ablaufdiagramm einer vorgeschlagenen Fig. 5 is a schematic flow diagram of a proposed
Ansteuervorrichtung zum Ansteuern einer induktiven Last.  Drive device for driving an inductive load.
Beschreibung von Ausführungsformen Fig. 1 zeigt ein prinzipielles Schaltbild einer Ausführungsform einer Description of embodiments Fig. 1 shows a schematic diagram of an embodiment of a
erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 zum Ansteuern einer induktiven Last 30. Device 100 according to the invention for driving an inductive load 30.
Erkennbar ist eine Halbbrücke mit einem High-Side-MOS-FET 10, der galvanisch mit einem Low-Side-MOS-FET 20 verschaltet ist. An einem galvanischen Verbindungspunkt des High-Side-MOS-FETs 10 und des Low-Side-MOS-FETs 20 ist eine induktive Last 30 angeschaltet. Dabei kann die induktive Last 30 Teil einer Wicklung eines elektronisch kommutierten EC-Motors (nicht dargestellt), eines Gleichspannungswandlers, einer Trafowicklung, usw. sein, und kann vorzugsweise im Automobilbereich verwendet sein. Recognizable is a half-bridge with a high-side MOS-FET 10, which is electrically connected to a low-side MOS-FET 20. An inductive load 30 is connected to a galvanic connection point of the high-side MOS FET 10 and the low-side MOS FET 20. In this case, the inductive load 30 may be part of a winding of an electronically commutated EC motor (not shown), a DC-DC converter, a transformer winding, etc., and may preferably be used in the automotive sector.
Ein Kerngedanke der Erfindung besteht insbesondere darin, eine Verlustleistung beim Betreiben der genannten Halbbrücke zu reduzieren, wobei zugleich auch elektromagnetische Störemissionen möglichst gering gehalten sein sollen. Der High-Side-MOS-FET 10 und der Low-Side-MOS-FET 20 werden dabei von einem Treiberelement 40 angesteuert, welches mittels einer Strombegrenzung oder einer Spannungsformung die im Folgenden näher erläuterten A central idea of the invention is, in particular, to reduce a power loss during operation of said half-bridge, at the same time also electromagnetic interference emissions should be kept as low as possible. The high-side MOS-FET 10 and the low-side MOS-FET 20 are driven by a driver element 40, which by means of a current limiting or a voltage shaping explained in more detail below
Schaltvorgänge der MOS-FETs 10, 20 steuert. Fig. 2 zeigt einen prinzipiellen Zusammenhang zwischen einer Schaltflankensteilheit und einem daraus resultierenden Störfrequenzspektrum. Erkennbar ist ein periodisches Signal mit einer Periodendauer T, einer Anstiegszeit tr sowie einer Dauer D vom Beginn eines Ansteigens bis zum Beginn eines Abfallens des Signals. Angestrebt wird, aufgrund einer geeigneten Anstiegszeit t.R die Switching operations of the MOS-FETs 10, 20 controls. 2 shows a basic relationship between a switching edge steepness and a resulting interference frequency spectrum. Recognizable is a periodic signal with a period T, a rise time t r and a duration D from the beginning of an increase to the beginning of a fall of the signal. The aim is, due to a suitable rise time tR the
Dämpfung mit 40 dB/Dekade möglichst früh zu erreichen. Attenuation at 40 dB / decade as early as possible.
Auch die Signalhöhe bzw. eine Amplitude dieses Signals spielt für das emittierte elektromagnetische Störspektrum eine Rolle, was aber in Fig. 2 nicht dargestellt ist. The signal level or an amplitude of this signal plays a role for the emitted electromagnetic interference spectrum, which is not shown in Fig. 2.
Der Treiberbaustein 40 kann beispielsweise als ein an sich bekannter The driver module 40 may, for example, be known per se
Ansteuerbaustein mit verschiedenen Einstellmöglichkeiten für die Control module with various setting options for the
Flankensteilheit der geschalteten Signale ausgebildet sein, z.B. mittels Edge steepness of the switched signals, e.g. by means of
Strombegrenzung oder mittels Spannungsformung. Beispielsweise kann der Treiberbaustein 40 ein beschreibbares Register aufweisen, mit dem der maximale elektrische Treiberstrom konfiguriert werden kann. Auf diese Weise kann die Schaltflankensteilheit an den Schalteingängen der MOS-FETs 10, 20 beeinflusst werden. Current limitation or by means of voltage shaping. For example, the driver chip 40 may have a writable register with which the maximum electrical drive current can be configured. In this way, the switching edge steepness at the switching inputs of the MOS FETs 10, 20 can be influenced.
Eine Wirkungsweise des vorgeschlagenen Schaltens der MOS-FETs 10, 20 mit der daraus resultierenden Wirkung auf Verlustleistung und EMV-Störemissionen ist nachfolgend anhand der Figuren 3 und 4 näher erläutert.  An effect of the proposed switching of the MOS FETs 10, 20 with the resulting effect on power loss and EMC interference emissions is explained below with reference to Figures 3 and 4.
Exemplarisch wird nachfolgend der Low-Side-MOS-FET 20 der als Halbbrücke ausgebildeten Ansteuervorrichtung 100 zur elektrischen Versorgung einer Phase U betrachtet, wobei der elektrische Strom in der Phase U durch die induktive LastBy way of example, the low-side MOS FET 20 of the drive apparatus 100 designed as a half-bridge for the electrical supply of a phase U is considered below, the electric current in the phase U being due to the inductive load
30 als sinusförmig angenommen wird. Damit ergeben sich folgende, anhand von Fig. 3 näher definierte Zustände im Low-Side-MOS-FET 20. 30 is assumed to be sinusoidal. This results in the following, with reference to FIG. 3 in more detail states defined in the low-side MOS FET 20th
Fig. 3 zeigt in einem rechten oberen Abschnitt den Bereich, der im linken Bereich von Fig. 3 detailliert dargestellt ist. Dadurch ist erkennbar, dass die Schaltvorgänge in Fig. 3 periodisch durchgeführt werden, wobei abwechselnd der Low- Side-MOS-FET 20 und der High-Side-MOS-FET 10 geschaltet werden. FIG. 3 shows, in a right upper section, the area which is shown in detail in the left-hand area of FIG. 3. As a result, it can be seen that the switching operations in FIG. 3 are carried out periodically, alternately switching the low-side MOS-FET 20 and the high-side MOS-FET 10.
Fig. 3 zeigt einen zeitlichen Verlauf des elektrischen Stroms lg. Dabei wird der elektrische Strom mittels einer Rogowski-Spule ermittelt und repräsentiert den elektrischen Strom durch den Low-Side-MOS-FET 20 (Channel und Diode). Ferner ist in der Fig. 3 eine Spannung UGS erkennbar, die eine elektrische Spannung zwischen Gate und Source des Low-Side-MOS-FETs 20 repräsentiert. Ferner ist in der Figur ein zeitlicher Verlauf einer elektrischen Spannung UDS erkennbar, der eine elektrische Spannung zwischen Drain und Source des Low-Fig. 3 shows a time course of the electric current I g . The electric current is determined by means of a Rogowski coil and represents the electric current through the low-side MOS-FET 20 (channel and diode). Furthermore, FIG. 3 shows a voltage UGS which represents an electrical voltage between gate and source of the low-side MOS FET 20. Furthermore, in the figure, a time profile of an electrical voltage UDS can be seen, which is an electrical voltage between the drain and source of the low
Side-MOS-FETs 20 repräsentiert. Side MOS FETs 20 represents.
Dargestellt ist eine Situation, in der der elektrische Phasenstrom Iph, d.h. der elektrische Summenstrom des Low-Side-MOS-FETs 20 und des High-Side- MOS-FETs 10 positiv ist. In einer Phase 1 a führt der Low-Side-MOS-FET 20 elektrischen Strom über den Kanal (engl. Channel), da der FET eingeschaltet ist. Shown is a situation in which the electrical phase current Ip h , that is, the total electrical current of the low-side MOS FET 20 and the high-side MOS FETs 10 is positive. In a phase 1a, the low-side MOSFET 20 carries electrical current over the channel because the FET is turned on.
In diesem Fall gilt: In this case:
Pv - f (RDSON) mit: P v - f (RDSON) With:
Pv Verlustleistung des Low-Side-MOS-FETPv power dissipation of the low-side MOS-FET
DSON . .. Ohm 'scher Widerstand des Kanals des Low-Side-MOS-FET DSON. .. Ohm 's resistance of the channel of the low-side MOS-FET
In einer Phase 2a führt der Low-Side-MOS-FET 20 elektrischen Strom über seine intrinsische Diode, da der Low-Side-MOS-FET 20 in dieser Zeit ausgeschaltet ist. In a phase 2a, the low-side MOS-FET 20 carries electrical current via its intrinsic diode, since the low-side MOS-FET 20 is switched off in this time.
In diesem Fall gilt: In this case:
In einer Phase 3a hat der High-Side-MOS-FET 10 eingeschaltet und führt elektrischen Strom über seinen Kanal, wodurch die Spannung UDS am Low-Side- MOS-FET 20 auf das Niveau der Versorgungsspannung von ca. 13V springt. In a phase 3a, the high-side MOS-FET 10 has turned on and carries electrical current through its channel, whereby the voltage UDS at the low-side MOS-FET 20 jumps to the level of the supply voltage of about 13V.
In einer Phase 4a hat der High-Side-MOS-FET 10 ausgeschaltet und der Low- Side-MOS-FET 20 führt elektrischen Strom über seine intrinsische Diode. Auch in diesem Fall gilt: In a phase 4a, the high-side MOS-FET 10 has turned off and the low-side MOS-FET 20 carries electrical current via its intrinsic diode. Also in this case:
Pv = f(UDS) Pv = f (U DS )
In einer Phase 5a hat der High-Side-MOS-FET 10 ausgeschaltet und der Low- Side-MOS-FET 20 führt elektrischen Strom über den Kanal, da der Low-Side- MOS-FET 20 eingeschaltet ist. In diesem Fall gilt: In a phase 5a, the high side MOS FET 10 has turned off, and the low side MOS FET 20 is supplying electric current through the channel since the low side MOS FET 20 is turned on. In this case:
Pv = f(RüSON) Pv = f (RüSON)
Fig. 4 zeigt weitere zeitliche Verläufe der oben bereits in Fig. 3 genannten Signale, wobei vier zeitlich aufeinander folgende Phasen 1 -4 markiert sind. Ein kleiner Ausschnitt in einem linken Abschnitt von Fig. 4 ist in einem rechten Abschnitt von Fig. 4 größer dargestellt. FIG. 4 shows further time profiles of the signals already mentioned above in FIG. 3, with four phases 1 to 4 following one another in time being marked. A small portion in a left portion of FIG. 4 is shown enlarged in a right portion of FIG. 4.
In einer Phase 1 führt der Low-Side-MOS-FET 20 elektrischen Strom über seinen Kanal, da der Low-Side-MOS-FET 20 eingeschaltet ist. In diesem Fall gilt: Pv - f(RüSON) In a phase 1, the low-side MOS-FET 20 carries electrical current through its channel, since the low-side MOS-FET 20 is turned on. In this case: Pv - f (RüSON)
In einer Phase 2 schaltet der Low-Side-MOS-FET 20 aus.  In a phase 2, the low-side MOS-FET 20 turns off.
In einer Phase 3 ist der Low-Side-MOS-FET 20 ausgeschaltet. In diesem Fall gilt: In a phase 3, the low-side MOS FET 20 is turned off. In this case:
Pv =0 Pv = 0
In einer Phase 4 wird der Low-Side-MOS-FET 20 eingeschaltet, wobei der Low- Side-MOS-FET 20 elektrischen Strom über seinen Kanal führt. In a phase 4, the low-side MOS-FET 20 is turned on, the low-side MOS-FET 20 carries electrical current through its channel.
Zu unterscheiden sind im Falle des Low-Side-MOS-FET 20 also folgende zwei Fälle: In the case of the low-side MOS FET 20, two different cases are therefore to be distinguished:
Fall 1 case 1
Der elektrische Phasenstrom Iph ist positiv. Beim Übergang von Phase 4a auf Phase 5a wird der Low-Side-MOS-FET 20 eingeschaltet, nachdem der elektrische Strom über die intrinsische Diode Low-Side-MOS-FETs 20 geflossen ist. The electric phase current Ip h is positive. During the transition from phase 4a to phase 5a, the low-side MOS FET 20 is turned on after the electric current has flowed through the intrinsic diode low-side MOS FETs 20.
Fall 2 Case 2
Der elektrische Phasenstrom Iph ist negativ. Beim Übergang von Phase 3 auf Phase 4 wird der Low-Side-MOS-FET 20 eingeschaltet, nachdem der elektrischeThe electric phase current Ip h is negative. In the transition from phase 3 to phase 4, the low-side MOS FET 20 is turned on after the electric
Strom über die intrinsische Diode des High-Side-MOS-FETs 10 geflossen ist. Current has flowed through the intrinsic diode of the high-side MOS FETs 10.
Vorgeschlagen wird, den Übergang von Phase 4a auf Phase 5a im Fall 1 definiert„schnell" durchzuführen. Dadurch wird vorteilhaft erreicht, dass die elektrische Verlustleistung des Low-Side-MOS-FETs 20 minimiert ist. It is proposed to carry out the transition from phase 4a to phase 5a "fast" in case 1. This advantageously achieves that the electrical power loss of the low-side MOSFET 20 is minimized.
Vorgeschlagen wird weiterhin, den Übergang von Phase 4a auf Phase 5a im Fall 2 definiert„langsam" durchzuführen. Dies wird deshalb gemacht, um die in diesem Übergang aufgrund des bestehenden großen Spannungshubs von ca. 13V emittierte elektromagnetische Störstrahlung zu minimieren. Grundsätzlich unterscheiden sich die beiden oben genannten Einschaltvorgänge in Bezug auf ihre Relevanz bezüglich der Störemission im UKW-Frequenzspektrum. Das Einschalten im Fall großer Spannungshub beeinflusst dominant die störbestimmende Spannungsamplitude, während das Einschalten bei kleinem Spannungshub kaum eine relevante Generierung eines Störspektrums verursacht. It is also proposed to perform the transition from phase 4a to phase 5a defined in case 2 "slowly", this is done to minimize the electromagnetic interference emitted in this junction due to the existing large voltage swing of about 13V. In principle, the two switch-on processes mentioned above differ with regard to their relevance with regard to the interference emission in the FM frequency spectrum. Switching on in the case of a large voltage swing has a dominant influence on the disturbance-determining voltage amplitude, while switching on with a small voltage swing hardly causes any relevant generation of a disturbance spectrum.
Fall 1 LS-FET Case 1 LS-FET
Phase 4a: UDS ~ Uoiode (lPh) ... ca. 1V (Verluste im MOS-FET) Phase 4a: UDS ~ Uoiode (l Ph ) ... approx. 1V (losses in the MOS-FET)
Phase 5a: UDS = RDSON * lPh .... ca. 0 bis 0.5 V (Verluste im MOS-FET) Phase 5a: UDS = RDSON * l Ph .... approx. 0 to 0.5 V (losses in the MOS-FET)
Fall 2 LS-FET Case 2 LS-FET
Phase 3: UDS = UZK - Uoiode  Phase 3: UDS = UZK - Uoiode
Phase 4: UDS = RDSON * Iph .... ca. 0 bis 0,5 V  Phase 4: UDS = RDSON * Iph .... approx. 0 to 0.5 V.
UZK .... Elektrische Zwischenkreisspannung, entspricht ca. der elektrischen Versorgungsspannung UZK .... Electrical DC link voltage, approx. Corresponds to the electrical supply voltage
Uoiode elektrische Spannung an der intrinsischen Diode Uoiode electrical voltage at the intrinsic diode
Es wurde festgestellt, dass eine Schnelligkeit des Einschaltens im Fall 1 die Verlustleistung des Low-Side-MOS-FETs 20 in folgender Weise beeinflusst: It has been found that a turn-on speed in Case 1 affects the power dissipation of the low-side MOS FET 20 in the following way:
Phase 4a: Pv = f(UDs, IDS) Phase 5a: Pv = f(RDsoN, IDS) Phase 4a: P v = f (U D s, IDS) Phase 5a: Pv = f (RDsoN, IDS)
Je nach Höhe des elektrischen Stroms IDS sind, wie aus dem Einsatz von Synchrongleichrichtern bekannt, die Verluste im MOS-FET deutlich unterschied- lieh. Depending on the magnitude of the electrical current IDS, as is known from the use of synchronous rectifiers, the losses in the MOSFET are clearly different.
Zum Beispiel gilt bei = 60 A: For example, if = 60 A:
Phase 4a: Pv = 0,7 V * 60A = 42W gegenüber Phase 5a: Pv = 60A * 60A * 2mQ = 7,2W Man erkennt also, dass in der Phase 5a die elektrische Verlustleistung des Low- Side-MOS-FETs 20 gegenüber der elektrischen Verlustleistung des Low-Side- MOS-FETs 20 in Phase 4 wesentlich kleiner ist, weshalb vorgeschlagen wird, den Übergang von Phase 4a auf Phase 5a definiert schnell durchzuführen. Unter definiert„schnell" wird in diesem Zusammenhang beispielsweise eine Flankensteilheit dUDs/dt > ca. 1000 V/μβ verstanden. Phase 4: Pv = 0.7 V * 60A = 42W to phase 5a: P v = 60A * 60A * 2mq = 7.2W It can therefore be seen that in phase 5a, the electrical power loss of the low-side MOS FETs 20 compared to the electrical power dissipation of the low-side MOS FETs 20 in phase 4 is substantially smaller, which is why it is proposed that the transition from phase 4a to perform on phase 5a defined fast. Defined "fast" in this context means, for example, an edge steepness dUDs / dt> approx. 1000 V / μβ.
Vorgeschlagen wird ferner, den Übergang von Phase 3 auf Phase 4 langsamer durchzuführen, gerade so lange, um Anforderungen bezüglich des Störspektrums zu erfüllen. It is also proposed to make the transition from phase 3 to phase 4 slower, just so long as to meet requirements regarding the interference spectrum.
Unter„langsam" kann in diesem Zusammenhang eine Flankensteilheit dUüs/dt < 100 V/μβ verstanden werden. In this context, "slow" can be understood to mean an edge steepness dUüs / dt <100 V / μβ.
Ein wesentlicher Kerngedanke der Erfindung besteht also darin, die MOS-FETs 10, 20 im Fall 1 schnell einzuschalten und im Fall 2 langsam einzuschalten. An essential core idea of the invention therefore consists in rapidly switching on the MOS FETs 10, 20 in case 1 and switching them on slowly in case 2.
Damit werden die Einschaltverluste reduziert und gleichzeitig hochfrequente This reduces the switch-on losses and at the same time high-frequency
Emissionen im UKW-Bereich auf die Herstellvorgabe wirksam begrenzt. Emissions in the VHF range are effectively limited to the manufacturing specification.
Notwendige Entstörungsmaßnahmen können dadurch vorteilhaft klein Necessary Entstörungsmaßnahmen can thereby advantageously small
dimensioniert und damit kostengünstig realisiert werden. dimensioned and thus realized cost-effectively.
Vorgeschlagen wird somit bei positivem elektrischem Phasenstrom, wobei elektrischer Strom aus der Halbbrücke in den induktiven Verbraucher 30 fließt: a) im Falle eines elektrischen Stromflusses nach Hochohmig-Schalten des HS-MOS- FETs 10 über die intrinsische Diode des LS-MOS-FETs 20: Proposed is thus at positive electric phase current, with electric current from the half-bridge flows into the inductive load 30: a) in the case of an electric current flow after high-resistance switching of the HS-MOS FETs 10 via the intrinsic diode of the LS-MOS-FETs 20th :
- nachfolgendes definiert schnelles Einschalten des LS-MOS-FETs 20;  the following defines fast turn-on of the LS-MOS FET 20;
b) im Falle eines elektrischen Stromflusses nach Hochohmig-Schalten des LS-MOS- FETs 20 über die intrinsische Diode des LS-MOS-FETs 20: b) in the case of an electric current flow after high-resistance switching of the LS-MOS-FETs 20 via the intrinsic diode of the LS-MOS-FETs 20:
- nachfolgendes definiert langsames Einschalten des HS-MOS-FETs 10;  the following defines slow turn-on of the HS-MOS FET 10;
Vorgeschlagen wird somit bei negativem elektrischem Phasenstrom, wobei elektrischer Strom aus dem induktiven Verbraucher 30 in die Halbbrücke fließt: a) im Falle eines elektrischen Stromflusses nach Hochohmig-Schalten des LS-MOS- FETs 20 über die intrinsische Diode des HS-MOS-FETs 10: Proposed is thus at negative electric phase current, with electric current from the inductive load 30 flows into the half-bridge: a) in the case of an electric current flow after high-resistance switching of the LS-MOS-FETs 20 via the intrinsic diode of the HS-MOS-FETs 10:
- nachfolgendes definiert schnelles Einschalten des HS-MOS-FETS 10; b) im Falle eines elektrischen Stromflusses nach Hochohmig-Schalten des HS- MOS-FETs 10 über die intrinsische Diode des HS-MOS-FETs 10:  the following defines fast switching on of the HS-MOS FET 10; b) in the case of an electric current flow after high-resistance switching of the HS-MOS-FETs 10 via the intrinsic diode of the HS-MOS-FETs 10:
- nachfolgendes definiert langsames Einschalten des LS-MOS-FETs 20.  The following defines slow switching on of the LS-MOS-FET 20.
Fig. 5 zeigt einen prinzipiellen Ablauf eines vorgeschlagenen Verfahrens: In einem Schritt 200 wird ein Einschalten des High-Side-MOS-FETs 10 bei positivem elektrischem Phasenstrom Iph durchgeführt, wobei der High-Side-MOS- FET 10 zum Generieren einer möglichst geringen Verlustleistung des High-Side- MOS-FETs 10 beim Umschalten des elektrischen Stromflusses von der intrinsischen Diode des High-Side MOS-FETs 10 auf den elektrischen Stromfluss durch den Kanal des High-Side-MOS-FETs 10 definiert schnell eingeschaltet wird. FIG. 5 shows a basic sequence of a proposed method: In a step 200, the high-side MOS FET 10 is switched on when the electric phase current Ip h is positive, with the high-side MOSFET 10 generating as little as possible Power loss of the high-side MOS FETs 10 when switching the electric current flow from the intrinsic diode of the high-side MOS FETs 10 on the electric current flow through the channel of the high-side MOS FETs 10 defines quickly turned on.
In einem Schritt 210 wird ein Einschalten des Low-Side-MOS-FETs 20 bei negativem Phasenstrom Iph durchgeführt, wobei der Low-Side-MOS-FET 20 zum Generieren einer möglichst geringen EMV-Emission definiert langsam einge- schaltet wird. In a step 210, the low-side MOS FET 20 is switched on when the phase current Ip h is negative, with the low-side MOS FET 20 being switched on slowly in order to generate the lowest possible EMC emission.
Es versteht sich von selbst, dass aufgrund der Tatsache, dass die MOS-FETs 10, 20 zyklisch geschaltet werden, das oben erläuterte vorgeschlagene Prinzip je nach der Phasenlage des Phasenstroms Iph sowohl auf den Low-Side-MOS-FET 20 als auch auf den High-Side-MOS-FET 10 anwendbar ist. Ferner versteht es sich von selbst, dass die geschilderte Anordnung der Ansteuervorrichtung 100 auch mehrere Halbbrücken umfassen kann, so dass das vorgeschlagene It goes without saying that due to the fact that the MOS-FETs 10, 20 are cyclically switched, the proposed principle explained above, depending on the phase position of the phase current Iph on both the low-side MOS FET 20 and on the High-side MOS FET 10 is applicable. Furthermore, it goes without saying that the described arrangement of the drive device 100 may also include a plurality of half-bridges, so that the proposed
Verfahren z.B. auch auf eine B6-Brücke anwendbar ist. Dadurch kann Method e.g. also applicable to a B6 bridge. This can
beispielsweise eine Vorrichtung zum Ansteuern eines elektronisch kommutierten EC-Motors realisiert werden. For example, a device for driving an electronically commutated EC motor can be realized.
Es versteht sich von selbst, dass die genannten Zahlenwerte betreffend It goes without saying that the numerical values mentioned above
Flankensteilheiten lediglich beispielhaft sind und zur Erreichung der genannten Verlustleistungs- bzw. Störemissionsminimierung andere Flankensteilheiten für die Ansteuersignale der MOS-FETs verwendet werden können. Obwohl die Erfindung vorgehend anhand von konkreten Ausführungsbeispielen beschrieben worden ist, ist sie keineswegs darauf beschränkt. Ein Fachmann wird die beschriebenen Merkmale somit abändern oder kombinieren können, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen. Flank slopes are merely exemplary and other flank slopes for the drive signals of the MOS-FETs can be used to achieve the aforementioned loss performance or interference emission minimization. Although the invention has been described above with reference to specific embodiments, it is by no means limited thereto. One skilled in the art will thus be able to alter or combine the described features without deviating from the gist of the invention.

Claims

Ansprüche claims
1 . Verfahren zum Betreiben einer Ansteuervorrichtung (100) für eine induktive 1 . Method for operating a drive device (100) for an inductive
Last (30), wobei die Ansteuervorrichtung (100) als eine Halbbrücke mit zwei MOS-FETs (10, 20) ausgebildet ist, wobei ein Verbindungspunkt der beiden MOS-FETs (10, 20) galvanisch mit der induktiven Last (30) verbunden ist, aufweisend die folgenden, zyklisch ausgeführten Schritte: bei positivem elektrischem Phasenstrom, wobei elektrischer Strom aus der Halbbrücke in den induktiven Verbraucher (30) fließt:  Load (30), wherein the drive device (100) as a half-bridge with two MOS-FETs (10, 20) is formed, wherein a connection point of the two MOS-FETs (10, 20) is galvanically connected to the inductive load (30) comprising the following cyclical steps: with positive phase electric current, with electric current flowing from the half-bridge into the inductive load (30):
a) im Falle eines elektrischen Stromflusses nach Hochohmig-Schalten des HS- MOS-FETs (10) über die intrinsische Diode des LS-MOS-FETs (20):  a) in the case of an electrical current flow after Hochohmig switching of the HS-MOS-FETs (10) via the intrinsic diode of the LS-MOS-FETs (20):
- nachfolgendes definiert schnelles Einschalten des LS-MOS-FETs (20);  the following defines fast turn-on of the LS-MOS FET (20);
b) im Falle eines elektrischen Stromflusses nach Hochohmig-Schalten des LS- MOS-FETs (20) über die intrinsische Diode des LS-MOS-FETs (20):  b) in the case of an electrical current flow after high-resistance switching of the LS-MOS-FETs (20) via the intrinsic diode of the LS-MOS-FETs (20):
- nachfolgendes definiert langsames Einschalten des HS-MOS-FETs (10); bei negativem elektrischem Phasenstrom, wobei elektrischer Strom aus dem induktiven Verbraucher (30) in die Halbbrücke fließt:  the following defines slow turn-on of the HS-MOS FET (10); with negative electrical phase current, with electric current flowing from the inductive load (30) into the half-bridge:
a) im Falle eines elektrischen Stromflusses nach Hochohmig-Schalten des LS- MOS-FETs (20) über die intrinsische Diode des HS-MOS-FETs (10):  a) in the case of an electric current flow after high-resistance switching of the LS-MOS-FETs (20) via the intrinsic diode of the HS-MOS-FETs (10):
- nachfolgendes definiert schnelles Einschalten des HS-MOS-FETS (10); b) im Falle eines elektrischen Stromflusses nach Hochohmig-Schalten des HS-MOS-FETs (10) über die intrinsische Diode des HS-MOS-FETs (10):  - the following defines fast turn-on of the HS-MOS FET (10); b) in the case of an electrical current flow after high-resistance switching of the HS-MOS-FETs (10) via the intrinsic diode of the HS-MOS-FETs (10):
- nachfolgendes definiert langsames Einschalten des LS-MOS-FETs (20).  - the following defines slow activation of the LS-MOS-FET (20).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei anhand einer Anpassung einer 2. The method of claim 1, wherein based on an adaptation of a
Spannungssteilheit der geschalteten Signale der MOS-FETs (10, 20) eine  Voltage slope of the switched signals of the MOS-FETs (10, 20) a
Minimierung der Verluste durchgeführt wird. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die aus dem Schalten der MOS- FETs (10, 20) erreichte Minimierung der Verluste anhand eines Störspektrums ermittelt wird. Minimization of losses is carried out. Method according to claim 1 or 2, wherein the minimization of the losses achieved from the switching of the MOS-FETs (10, 20) is determined by means of an interference spectrum.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein definiert schnelles Einschalten mit ca. ΙΟΟθν/μβ durchgeführt wird und wobei ein definiert langsames Einschalten mit ca. ΙΟθν/μβ durchgeführt wird. Method according to one of the preceding claims, wherein a defined rapid turn-on with about ΙΟΟθν / μβ is performed and wherein a defined slow turn on with about ΙΟθν / μβ is performed.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als induktive Last (30) ein EC-Motor angesteuert wird. Method according to one of the preceding claims, wherein as inductive load (30) an EC motor is driven.
Ansteuervorrichtung (100) zum zyklischen Ansteuern einer induktiven Last (30) aufweisend: Drive device (100) for cyclically driving an inductive load (30) comprising:
wenigstens eine Halbbrücke mit einem High-Side-MOS-FET (10) und einem Low-Side-MOS-FET (20), wobei ein Verbindungspunkt des High Side-MOS-FETs (10) und des Low-Side-MOS-FETs (20) mit der induktiven Last (30) verschaltet ist, wobei  at least one half-bridge having a high-side MOS-FET (10) and a low-side MOS-FET (20), wherein a connection point of the high-side MOS-FETs (10) and the low-side MOS-FETs (20) is connected to the inductive load (30), wherein
der High-Side-MOS-FET (10) jeweils bei einem positiven Phasenstrom (Iph) zum Generieren einer möglichst geringen Verlustleistung des High- Side-MOS FETs (10) beim Umschalten des elektrischen Stromflusses von der intrinsischen Diode des High-Side-MOS-FETs (10) auf den elektrischen Stromfluss durch den Kanal des High-Side-MOS-FETs (10) definiert schnell eingeschaltet wird; und wobei the high-side MOS FET (10) in each case with a positive phase current (Ip h ) for generating the lowest possible power loss of the high-side MOS FET (10) when switching the electrical current flow from the intrinsic diode of the high-side MOS FETs (10) is defined as quickly switching on the electric current flow through the channel of the high-side MOS FET (10); and where
der Low-Side-MOS-FET (20) jeweils bei einem negativem elektrischem Phasenstrom (Iph) zum Generieren einer möglichst geringen EMV- Emission definiert langsam eingeschaltet wird; wobei the low-side MOS-FET (20) is in each case slowly turned on when there is a negative electrical phase current (Ip h ) for generating the lowest possible EMC emission; in which
die Ansteuervorrichtung (100) ausgebildet ist, eine Anpassung der Schnelligkeit des Schaltvorgangs der geschalteten Spannungen je nach Größe des geschalteten Spannungshubes mit dem Ziel der Minimierung der Verluste bei Einhaltung von Störgrenzen vorzunehmen.  the drive device (100) is designed to adapt the speed of the switching operation of the switched voltages depending on the size of the switched voltage swing, with the aim of minimizing the losses while observing interference limits.
Ansteuervorrichtung (100) nach Anspruch 6, ferner aufweisend einen Treiberbaustein (40), der das Schalten der MOS-FETs (10, 20) strombasiert oder spannungsbasiert durchführt. The driver device (100) of claim 6, further comprising a driver device (40) that performs current-based or voltage-based switching of the MOS FETs (10, 20).
8. Computerprogrammprodukt, mit Programmcodemitteln zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wenn es auf einer Ansteuervorrichtung (100) zum zyklischen Ansteuern einer induktiven Last (30) abläuft oder auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist. 8. Computer program product, with program code means for performing the method according to one of claims 1 to 5, when it runs on a drive device (100) for cyclically driving an inductive load (30) or is stored on a computer-readable medium.
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