DE102004055358B3 - Steuerschaltung und Verfahren zum Betreiben elektrischer Verbraucher - Google Patents

Steuerschaltung und Verfahren zum Betreiben elektrischer Verbraucher Download PDF

Info

Publication number
DE102004055358B3
DE102004055358B3 DE200410055358 DE102004055358A DE102004055358B3 DE 102004055358 B3 DE102004055358 B3 DE 102004055358B3 DE 200410055358 DE200410055358 DE 200410055358 DE 102004055358 A DE102004055358 A DE 102004055358A DE 102004055358 B3 DE102004055358 B3 DE 102004055358B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
control
circuit
current
vstref7x
vstref6x
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE200410055358
Other languages
English (en)
Inventor
Holger Jung
Mario Reichel
Siegfried Ritz
Lutz Göhler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TRIMOS GMBH, 01099 DRESDEN, DE
Original Assignee
DMOS GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DMOS GmbH filed Critical DMOS GmbH
Priority to DE200410055358 priority Critical patent/DE102004055358B3/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102004055358B3 publication Critical patent/DE102004055358B3/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal 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
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal 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, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal 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, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung zum Betreiben geschalteter elektrischer Verbraucher mit mindestens einem Halbleiterschalter, dem eine Ansteuerschaltung zugeordnet ist, die ausgangsseitig über eine Steuersignalleitung zur Weiterleitung eines Steuerstroms I¶S¶ mit der Steuerelektrode des Halbleiterschalters verbunden ist, wobei der Ansteuerschaltung eines übergeordnete Programmier-Steuereinheit vorgeschaltet ist und eingangsseitig eine vom Verbraucher aus verlaufende Knotenspannungsleitung zugeführt ist. DOLLAR A Es soll ein verlustarmes und elektromagnetisch verträgliches Schalten des elektrischen Stromflusses von Verbrauchern mit steuerbaren Halbleiterschaltern gewährleistet werden. DOLLAR A Die Lösung besteht darin, dass der Ansteuerschaltung (1-x, 2-x, mit x = 1, 2, 3, ..., n) des Halbleiterschalters (3-x, 4-x) eine Mess- und Bewertungsschaltung (1h, 2h) zugeordnet ist, die eingangsseitig mit der eine Knotenspannung Vx aufweisenden Knotenspannungsleitung (11-x) und mit einer mit der Steuersignalleitung (6-x, 7-x) verbundenen, eine Steuerspannung Vst6x, Vst7x aufweisenden Rücksignalleitung (15-x) sowie über Leitungen (14-x) zur Übermittlung von Referenzspannungen Vrefx, Vrefxx mit der übergeordneten Programmier-Steuereinheit (10) derart in Verbindung steht, dass die Mess- und Bewertungsschaltung (1h, 2h) ein Steuerspannungsschwellensignal Vstref6a, Vstref7x erzeugt, das ausgangsseitig über eine Steuerspannungsschwellenleitung (17-x) zumindest an eine ...

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung zum Betreiben geschalteter elektrischer Verbraucher, die zwischen einem positiven Versorgungspotential und Masse angeordnet sind, mit mindestens einem Halbleiterschalter, dem eine Ansteurschaltung einschließlich einer Steuersignalübergabeschaltung zugeordnet ist, die ausgangsseitig über eine Steuersignalleitung zur Weiterleitung eines Steuerstromes IS mit der Steuerelektrode des Halbeleiterschalters verbunden ist, wobei der Ansteuerschaltung eine übergeordnete Programmier-Steuereinheit vorgeschaltet ist und eingangsseitig eine vom Verbraucher aus verlaufende Knotenspannungsleitung zugeführt ist.
  • Eine gattungsgemäße Steuerschaltung für einen spannungsgetriebenen Halbleiterschalter ist in der Druckschrift US 6 271 709 B1 beschrieben, bei der einer Ansteuerschaltung des Halbleiterschalters eine Mess- und Bewertungsschaltung zugeordnet ist, die eingangsseitig mit einer mit der Steuersignalleitung verbundenen, eine Steuerspannung aufweisenden Rücksignalleitung sowie über eine Leitung zur Übermittlung einer Referenzspannung mit einer Einstell- bzw. Programmier-Steuereinheit derart in Verbindung steht, dass die Mess- und Bewertungsschaltung ein Steuerspannungsschwellensignal erzeugt, das ausgangsseitig über eine Steuerspannungsschwellenleitung zumindest an die Steuersignalübergabeschaltung weiterleitbar und damit ein Zeitpunkt einstellbar ist, bei dem beim Ausschaltvorgang von einer hohen Ansteuerspannung auf eine niedrige Ansteuerspannung umgeschaltet wird, wobei beim Einschalten der umgekehrte Vorgang durchgeführt wird.
  • Des Weiteren ist eine Treiberschaltung und ein Ansteuerverfahren für einen feldgesteuerten Leistungsschalter in der Druckschrift DE 101 43 432 C1 beschrieben, wobei der feldgesteuerten Leistungsschalter zur Beschaltung eines Laststromkreises dient, der mit einer schaltbaren Einschaltstromquelle und einer schaltbaren Ausschaltstromquelle versehen ist, deren steuerbarer Strom als Steuerspannung in den Steueranschluss des feldgesteuerten Leistungsschalters eingeprägt wird. Es ist ein Steuermittel vorgesehen, das der Steuerspannung während des Einschaltvorgangs oder während des Ausschaltvorgangs einen in Abhängigkeit der Einschaltzeit oder in Abhängigkeit der Ausschaltzeit quadratwurzelförmigen Verlauf gibt. Ein erster Spannungsvergleicher greift die Steuerspannung am Steueransehluss des Leistungsschalters und ein zweiter Spannungsvergleicher greift die Spannung über dem Laststrompfad des Leistungsschalters ab. Die beiden Spannungsvergleicher sind mit ihren Ausgängen über ein ODER-Gatter verbunden, wobei der Ausgang des ODER-Gatters mit den Steueranschlüssen der Einschaltstromquelle und der Ausschaltstromquelle verbunden ist, wodurch nach dem Einschaltvorgang die Steuerspannung am Steueranschluss des Leistungsschalters so schnell wie möglich auf ihren Maximalwert gebracht wird oder wodurch beim Ausschaltvorgang der Maximalwert der Steuerspannung so schnell wie möglich verringert wird.
  • Die beiden Spannungsvergleicher und das ODER-Gatter stellen eine Mess- und Bewertungsschaltung dar, die eingangsseitig sowohl mit einer eine Knotenspannung aufweisenden Knotenspannungsleitung als auch mit einer mit einer Steuersignalleitung verbundenen, eine Steuerspannung aufweisenden Rücksignalleitung verbunden ist. Die Mess- und Bewertungsschaltung wirkt insgesamt als ODER-Glied und steuert den Zeitpunkt zum Auslösen einer Maximierung des Steuerstroms.
  • Die beiden Schaltungen dienen hauptsächlich einer Kontrolle der Strom- und Spannungsanstiegsgeschwindigkeiten im Lastkreis und können so Stram- und Spannungsüberhöhungen vermeiden.
  • Ein weiteres Problem beider bekannter Schaltungen besteht darin, dass mittels der mit einem Verbraucher verbundenen Schaltungen ein einer Stromkommutierung an dem Verbraucher vorgelagerter adaptiv geregelter Zeitpunkt zur Auslösung einer Minimierung des Steuerstroms auf der Steuersignalleitung einer Steuerelektrode des betreffenden Halbleiterschalters nicht eingestellt werden kann.
  • Eine andere Vorrichtung zur Ansteuerung eines Steuereingangs eines steuerbaren Halbleiterschalters und ein zugehöriges Betriebsverfahren sind in der Druckschrift DE 101 37 752 C1 be schrieben. Die Vorrichtung ist versehen mit einer ausgangsseitig mit der Steuerelektrode des Schalters verbundenen Signalquelle zur Erzeugung eines Steuerstromsignals, das den Schaltzustand des Schalters bestimmt, mit einem ersten Messglied zur Erfassung eines ersten Messsignals – des Drainstromes, der Sourcespannung –, das den durch den Schalter fließenden Strom oder die Spannung am Ausgang des Schalters wiedergibt, und mit einer eingangsseitig mit dem ersten Messglied und ausgangsseitig mit der Signalquelle verbundenen Steuerschaltung, die das von der Signalquelle abgegebene Steuersignal während eines Schaltvorgangs in Abhängigkeit von dem ersten Messsignal – Drainstrom, Sourcespannung – beeinflusst. Die Signalquellen sind steuerbare Stromquellen, die mit dem Steuereingang des Schalters verbunden sind, und geben während eines Schaltvorgangs in Abhängigkeit von dem ersten Messsignal nacheinander mindestens drei verschiedene Steuersignale ab.
  • Das Problem besteht darin, dass die Einbringung von Messgliedern einen zusätzlichen schaltungstechnischen Aufwand darstellen. Die Messglieder sind auch Signalquellen, denen wiederum Vergleichereinheiten vorangeschaltet sind, denen vorgegebene Drainströme oder Sourcespannungen der Schalter über entsprechende Sensoren zugeführt werden. Die Messglieder und Komperatoren detektieren die Signale für eine EMV-Optimierung zu spät, nämlich dann erst, wenn der Stromkommutierungsvorgang bereits abläuft, wodurch die erreichbaren Schaltgeschwindigkeiten begrenzt werden und damit der Leistungswirkungsgrad herabgesetzt wird.
  • Eine weitere Wechselstrom-Steuerschaltung zum Betreiben einer Last ist in der Druckschrift WO 00/79683 beschrieben, wobei die Last in der Diagonale einer Brückenschaltung angeordnet ist, die in einem ersten Brückenzweig einen ersten und einen zweiten Schalter und in einem zweiten Brückenzweig einen dritten und vierten Schalter aufweist und eine Ansteuerschaltung enthält, die an die Sehalter jeweils Schaltsignale abgibt. Die Schalter sind Transistoren. Die Ansteuerschaltung erzeugt die für das Betreiben der Last erforderlichen Schaltsignale für die Schalter und schaltet im unmittelbaren zeitlichen Wechsel den ersten Sehalter des ersten Brückenzweiges und den vierten Schalter des zweiten Brückenzweiges und anschließend den zweiten Schalter des ersten Brückenzweiges und den dritten Schalter des zweiten Brückenzweiges derart ein, dass zur Bestromung der Last mit einer ersten Polarität die Einschaltdauern der Schaltsignale des ersten und des vierten Schalters kürzer sind als die Einschaltdauern der Schaltsignale des zweiten und dritten Schalters und dass zur Bestromung der Last mit der zur ersten Polarität entgegengesetzten Polarität die Einschaltdauern der Schaltsignale des zweiten und dritten Schalters kürzer sind als die Einschaltdauern der Schaltsignale des ersten und vierten Schalters. Dadurch sollen in den zur Brückenschaltung führenden Stromversorgungsleitungen symmetrische Spannungssprünge auftreten, so dass eine weitgehende Minimierung des Einflusses der elektromagnetischen Strahlung erfolgen soll.
  • Ein Problem besteht darin, dass die Art der Bestromung der Last die Strompegeländerungen in den Zuführungsleitungen zwar verringern kann, nicht aber die Störungen, welche durch die Schaltflanken selbst vorrangig im hochfrequenten Spektralbereich erzeugt werden, herabgesetzt werden können.
  • Eine weitere Steuerschaltung für die Schalter einer H-Brücke ist in der Druckschrift US 6,147,545 beschrieben, in der Stromspitzen während des Schaltens verhindert werden sollen. Den Ansteuerschaltungen für die Schalter in der H-Brücke ist eine Spannungsmesseinrichtung zugeordnet, auf die die an der Last vorhandenen Knotenspannungswerte geführt sind. Die Spannungsmesseinrichtung enthält im Wesentlichen Komparatoren, in denen die momentane Knotenspannung mit vorgegebenen Vergleichsspannungswerten in den Komparatoren verglichen werden und deren finales Ausgangssignal einem Steuerschaltkreis in Form eines RS-Flip-Flops zugeführt wird. Der RS-Flip-Flop ist eingangsseitig mit einem Eingangs-Rückstellkreis und ausgangsseitig mit einer Auslöseschaltung verbunden.
  • Der jeweils einzuschaltende Schalter in der H-Brücke wird durch eine dem Rückstellkreis vorgeschaltete, übergeordnete Steuerschaltung vorbestimmt. In der Auslöseschaltung werden die Signale zur Ein-/Ausschaltung der Schalter und das Signal aus dem Flip-Flop zum Einschalten des vorgesehenen Schalters in der H-Brücke und zur Unterdrückung von Durchbruchsstromspitzen miteinander verbunden.
  • Eine entscheidende Phase besteht darin sicherzustellen, dass alle H-Brücken-Schalter abgeschaltet sind, bevor die Auslöseschaltung den vorgesehenen Schalter der H-Brückenschaltung einschaltet.
  • Ein Problem besteht darin, dass das Betriebsverfahren zwar die Querströme und die damit verbundenen Störungen vermeidet, nicht aber die durch die Schaltflanken selbst erzeugten Störungen herabsetzen kann.
  • Es sind ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Gleichstrom-Steuerung für induktivitätsbehaftete Verbraucher in Form von Laststromkreisen in der Druckschrift DE 44 13 546 A1 bzw. EP 0 756 782 81 beschrieben. Die Gleichstrom-Steuerschaltung dient zum Ein- und Ausschalten des Stromflusses durch Ansteuern eines Halbleiterschalters. Der Halbleiterschalter ist in Reihe zu wenigstens einem Verbraucher des Laststromkreises angeordnet, ein Freilauf-Halbleiterbauteil ist parallel zum Verbraucher geschaltet. Ein zum Ein- und Ausschalten ausgelöster Ein- bzw. Ausschaltsteuerstrom wird von einem höheren Ausgangswert aus so verkleinert, dass der Halbleiterschalter erst dann vollständig leitet bzw. sperrt, wenn das Freilauf-Halbleiterbauteil umgeschaltet hat. Eine in Abhängigkeit von der Spannung am Freilauf-Halbleiterbauteil oder einem in Abhängigkeit davon stehenden Parameter steuerbare Einschaltstromquelle und Ausschaltstromquelle zur kontinuierlichen Verringerung des jeweiligen Betrags des Steuerstroms bis zu einem Minimalwert ist so ausgebildet, dass der Minimalwert im Wesentlichen bei einem Spannungswert von Null Volt der sich verringernden Spannung am Freilauf-Halbleiterbauteil erreicht wird. Hierdurch soll bei sehr schnellen Umschaltvorgängen des Halbleiterschalters eine minimale Verlustleistung und eine minimale Störleistung erreicht werden.
  • Ein Problem besteht darin, dass in der Anordnung nur Gleichstromlasten geschaltet und elektromagnetisch optimiert werden können. Das Zurücknehmen des Steuerstromes erfolgt auch hier durch die Spannung an der Freilaufdiode und damit für eine vollständige EMV-Optimierung zu spät.
  • Es sind auch Verfahren bekannt, die mittels nahezu konstanter, kleinerer Steuerströme definierte größere Schaltzeiten erzeugen (engl. slew rate limitation) und dadurch die Pegel der hochfrequenten Störungen klein halten. Das Verfahren kann zwar die Störungen verringern, führt aber infolge der längeren Schaltzeiten zu schlechteren Leistungswirkungsgraden des gesamten Schaltsystems.
  • Eine Gleichstrom-Steuerschaltung zum Ein- und Ausschalten des Stromflusses in einem induktivitätsbehafteten Laststromkreis ist auch in der Druckschrift DE 40 13 997 beschrieben. Die Gleichstrom-Steuerschaltung dient zum Ansteuern eines Halbleiterschalters, mit dem ein Freilauf-Halbleiterbauteil in Reihe geschaltet ist, zu dem der Laststromkreis parallel liegt.
  • Zur Gleichstrom-Steuerschaltung gehören ein Mittel zum Messen und Auswerten einer Größe, die anzeigt, ob das Freilauf-Halbleiterbauteil in Schaltpunktnähe ist, und ein Mittel zum Steuern des Steuerstromes für den Halbleiterschalter. Beim Ausschalten des Halbleiters wird der Steuerstrom oder die Steuerstromänderung in Ausschaltrichtung solange auf einem hohen Wert gehalten, bis das Auswertesignal einen ersten Schwellenwert erreicht, der anzeigt, dass das Freilauf-Halbleiterbauteil durchschalten muss, und dann wird der Steuerstrom bzw. die Steuerstromänderung in Ausschaltrichtung auf einen niedrigeren Wert geschaltet. Beim Einschalten des Halbleiterbauteils wird der Steuerstrom bzw. die Steuerstromänderung in Einschaltrichtung so lange langsam geändert, bis das Auswertesignal einen zweiten Schwellenwert erreicht, der anzeigt, dass das Freilauf-Halbleiterbauteil gesperrt hat und dann der Steuerstrom bzw. die Steuerstromänderung auf einen höheren Wert geschaltet wird.
  • Probleme der bekannten Lösungen bestehen darin, dass die Steuerung der Steuerströme direkt durch die Verbraucherspannung von nur Gleichstrom-Verbrauchern erfolgt, wobei die Gleichstrom-Verbraucher nur induktivitätabehaftete Verbraucher sind. Die Umschaltung auf einen kleineren Steuerstrom direkt durch die Spannung von der Freilaufdiods erfolgt zu spät infolge der Verzögerungen der Steuerschaltung und der Steuerung durch die Freilaufdiodenspannung selbst.
  • Ein Problem besteht auch darin, dass auch in der Anordnung nur Gleichstromlasten geschaltet und elektromagnetisch optimiert werden können.
  • Im Wesentlichen sind auch die Verfahren mit variablem Steuerstrom in den Druckschriften EP 0 756 782 , DE 37 30 503 , DE 40 13 997 beschrieben, wobei der Steuerstrom durch eine Spannung im Lastkreis gesteuert wird und die Steuerung nur für Gleichstrom-Steuerschaltungen mit einem Schalter ausgebildet ist.
  • Hohe Schaltgeschwindigkeiten bzw. geringe Schaltverluste und damit hohe Leistungswirkungsgrade auf der einen Seite und gute elektromagnetische Verträglichkeit bzw. geringe elektromagnetische Störungen auf der anderen Seite sind gegensätzliche Forderungen, die in einem Schaltsystem nicht gleichzeitig maximiert werden können.
  • Der Nachteil aller angegebenen Lösungen besteht darin, dass der Steuerstrom zur Steuerelektrode bereits zeitlich vor Beginn und im Moment der Stromkommutierung zu hoch ist.
    •
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Steuerschaltung und ein Verfahren zum Betreiben geschalteter elektrischer Verbraucher anzugeben, die derart geeignet ausgebildet sind, dass ein verlustarmes und elektromagnetisch verträgliches Schalten des elektrischen Stromflusses von Verbrauchern mit steuerbaren Halbleiterschaltern gewährleistet werden kann. Außerdem soll die Steuerschaltung derart geeignet ausgebildet sein, dass der jeweilige resultierende Steuerstrom für die Steuerelektrode eines Halbleiterschalters bei Erreichen der Steuerspannung für das Ein- oder Ausschalten bereits zeitgleich vor dem Beginn der Stromkommutierung im Verbraucher sein Minimum erreicht, um elektromagnetische Störungen niedrig zu halten.
  • Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 6 gelöst. In der Steuerschaltung zum Betreiben geschalteter elektrischer Verbraucher, die zwischen einem positiven Versorgungspotential und Masse angeordnet sind, mit mindestens einem Halbleiterschalter, dem eine Ansteuerschaltung einschließlich einer Steuersignalübergabeschaltung zugeordnet ist, die ausgangsseitig über eine Steuersignalleitung zur Weiterleitung eines Steuerstromes IS mit der Steuerelektrode des Halbleiterschalters verbunden ist, wobei der Ansteuerschaltung eine übergeordnete Programmier-Steuereinheit vorgeschaltet ist und eingangsseitig eine vom Verbraucher aus verlaufende Knotenspannungsleitung zugeführt ist, ist gemäß dem Patentanspruch 1 der Ansteuerschaltung des Halbleiterschalters eine Mess- und Bewertungsschaltung zugeordnet, die eingangsseitig mit der eine Knotenspannung Vx aufweisenden Knotenspannungsleitung und mit einer mit der Steuersignalleitung verbundenen, eine Steuerspannung Vst6x, Vst7x aufweisenden Rücksignalleitung sowie über eine Leitung zur Übermittlung einer Referenzspannung Vrefx, Vrefxx mit der übergeordneten Programmier-Steuereinheit derart in Verbindung steht, dass die Mess- und Bewertungsschaltung ein Steuerspannungsschwellensignal Vstref6x, Vstref7x erzeugt, das ausgangsseitig über eine Steuerspannungsschwellenleitung zumindest an die Steuersignalübergabeschaltung weiterleibar und damit ein einer Stromkommutierung am Verbraucher vorgelagerter Zeitpunkt zur Auslösung der Minimierung des Steuerstroms IS auf der Steuersignalleitung einstellbar ist.
  • Die Ansteuerschaltung enthält
    • – die Steuersignalübergabeschaltung, die ein Paar den Schaltzustand des Halbleiterschalters steuernde, gesteuerte Stromquellen enthält, die ausgangsseitig über die Steuersignalleitung mit der Steuerelektrode des Halbleiterschalters verbunden sind,
    • – zwei steuernde Schaltungsteile, von denen das jeweils erste Schaltungsteil ausgangsseitig mit der jeweils ersten Stromquelle und das jeweils zweite Schaltungsteil ausgangsseitig mit der jeweils zweiten Stromquelle verbunden sind, und
    • – eine Speicherschaltung, die eingangsseitig mit der übergeordneten Programmier-Steuereinheit über eine Leitung zur Übermittlung von Programmierparametern k, die zur Ausbildung von Stromanteilen für die Bildung des Steuerstroms IS für die Steuerelektrode des Halbleiterschalters dienen, verbunden ist und die ausgangsseitig mit den steuernden Schaltungsteilen über Daten- und Steuerleitungen in Verbindung steht.
  • Die Mess- und Bewertungsschaltung ist eingangsseitig sowohl mit der Leitung zur Übermittlung der Referenzspannung Vrefx, Vrefxx als auch mit einer Ein/Ausschalt-Steuerleitung, mit der Knotenspannungsleitung sowie mit der Steuersignalleitung zur Steuerelektrode des Halbleiterschalters über die die Steuerspannung Vst6x, Vst7x aufweisende Rücksignalleitung verbunden, wobei die Mess- und Bewertungsschaltung ausgangsseitig über die Steuerspannungsschwellenleitung zur Übermittlung des darin erzeugten Steuerspannungsschwellensignals Vstref6x, Vstref7x an die steuernden Schaltungsteile in Verbindung steht.
  • Es sind Verbindungen seitens der Rücksignalleitung mit den Eingängen der steuernden Schaltungsteile vorhanden.
  • Die steuernden Schaltungsteile enthalten Subschaltungen, wobei die erste Subschaltung des steuernden ersten Schaltungsteils eingangsseitig mit der Mess- und Bewertungsschaltung über die Steuerspannungsschwellenleitung sowie mit der Rücksignalleitung und der Ein-/Ausschalt-Steuerleitung verbunden sowie ausgangsseitig über eine erste Zeitpunktsignalleitung an zwei Teilstromquellen angeschlossen ist und wobei die zweite Subschaltung des steuernden zweiten Schaltungsteils eingangsseitig mit der Mess- und Bewertungsschaltung über die Steuerspannungsschwellenleitung sowie mit der Rücksignalleitung und der Ein-/Ausschalt-Steuerleitung verbunden und ausgangsseitig über eine zweite Zeitpunktsignalleitung an eine Teilstromquelle angeschlossen ist und wobei die zweite Zeitpunktsignalleitung an eine Teilstromquelle des steuernden ersten Schaltungsteils schaltungsteilübergreifend abgezweit gefühart ist.
  • In dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben geschalteter elektrischer Verbraucher, die zwischen einem positiven Versorgungspotential und Masse angeordnet sind, mit mindestens einem Halbleiterschalter, dem eine Ansteuerschaltung einschließlich einer Steuersignalübergabeschaltung zugeordnet ist, die ausgangsseitig über eine Steuersignalleitung zur Weiterleitung eines Steuerstromes IS mit der Steuerelektrode des Halbleiterschalters verbunden ist, wobei der Ansteuerschaltung eine übergeordnete Programmier-Steuereinheit vorgeschaltet ist und eingangsseitig eine vom Verbraucher aus verlaufende Knotenspannungsleitung zur Steuerung von zwei Stromquellen in der Steuersignalübergabeschaltung zugeführt ist, erhält gemäß dem Patentanspruch 6 die Ansteuerschaltung ein abgezweigtes, rückgeführtes Steuerspannungssignal Vst6x, Vst7x von der Steuerelektrode des Halbleiters zur zusätzlichen Steuerung der steuernden Stromquellen derart, dass eine zeitvorlaufende Operation vorgesehen wird, bei der das Schaltverhalten aus einem vorausgegangenen Schaltvorgang für den aktuell auszuführenden Schaltvorgang genutzt wird und dabei die Steuerstromverkleinerung bereits zeitlich vor Beginn der Stromkommutierung eingeleitet wird.
  • Der Steuerstrom IS = ISEHS, ISAHS, ISELS, ISALS des jeweils aktiv schaltenden Halbleiterschalters bzw. die Steuerströme der jeweils aktiv schaltenden Halbleiterschalter wird bzw. werden durch die eigene Steuerspannung Vst6x, Vst7x des Halbleiterschalters oder einer von dieser Spannung bzw. diesen Spannungen abgeleiteten Größe bzw. Größen gesteuert, dass dessen bzw. deren innere zum Schalten erforderlichen Ladungsträgerinjektions- bzw. extraktions- und Rekombinationszeitabläufe insbesondere im Zeitabschnitt der Stromübernahme nur so schnell ablau fen, dass die Gesamteinrichtung, bestehend aus Verbraucher und aus Steuerschaltung, störarm bleibt und in den übrigen Zeitintervallen des Schaltvorgangs deutlich schneller erfolgt, um die gesamte Dauer des Schaltvorgangs gering zu halten und damit die Schaltverluste zu optimieren.
  • Eine zeitvorlaufende Operation zur Verkleinerung des Steuerstromes IS = ISEHS, ISELS beim Einschalten des Halbleiterschalters wird bereits vor Erreichen des Stromkommutierungsvorganges im Verbraucher vorgenommen, indem während eines vorangegangenen Schaltvorganges die Steuerspannungssohwelle Vstref6x, Vstref7x des Halbleiterschalters ermittelt und gespeichert wird, wobei die ermittelte Steuerspannungsschwelle Vstref6x, Vstref7x um einen Bruchteil m (0 < m < 1) ihres Wertes verringert wird und mit Erreichen der verringerten Steuerspannungsschwelle durch die Steuerspannung Vst6x, Vst7x ein Steuerstromanteil während des aktuellen Schaltvorganges abgeschaltet wird, wobei die verringerte Steuerspannungsschwelle einer Steuerspannung Vst6x, Vst7x entspricht, bei der der Halbleiterschalter noch nicht durchgeschaltet ist.
  • Je nach verwendetem Halbleiterschalter wird eine Vergräßerung der Steuerspannungsschwelle Vstref6x, Vstref7x vorgenommen, wenn die dazu gehörige größere Steuerspannung Vst6x, Vst7x einem noch nicht durchgeschalteten Arbeitspunkt der Halbleitercharakteristik entspricht.
  • Eine zeitvorlaufende Operation zur Verkleinerung des Steuerstromes IS = ISAHS, ISALS beim Ausschalten des Halbleiterschalters wird bereits vor Erreichen des Stromkommutierungsvorganges im Verbraucher vorgenommen, indem während eines vorangegangenen Schaltvorganges die Steuerspannungsschwelle Vstref6x, Vstref7x des Halbleiterschalters ermittelt und gespeichert wird, wobei die ermittelte Steuerspannungsschwelle Vstref6x, Vstref7x um einen Bruchteil m (0 < m < 1) ihres Wertes vergrößert wird und mit Erreichen der vergrößerten Steuerapannungaschwelle durch die Steuerspannung Vst6x, Vst7x ein Steuerstromanteil während des aktuellen Schaltvorganges abgeschaltet wird, wobei die vergrößerte Steuerspannungsschwelle einer Steuerspannung Vst6x, Vst7x des Halbleiterschalters entspricht, bei der der Halbleiterschalter noch durchgeschaltet ist.
  • Je nach verwendetem Halbleiterschalter wird eine Verkleinerung der Steuerspannungsschwelle Vstref6x, Vstref7x vorgenommen, wenn die dazu gehörige kleinere Steuerspannung Vst6x, Vst7x einem noch durchgeschalteten Arbeitspunkt der Halbleiterschaltercharakteristik entspricht.
  • Der Steuerstrom IS = ISEHS für die Steuerelektrode eines High-Side-Schalters wird zum Einschalten als eine Summe von mindestens zwei der folgenden Stromanteile I1, I2, I3, I4 gebildet:
    • a) I1 = k1 = konstant > 0,
    • b) I2 = k2·Vst6x für Vst6x > (Vstref6x + m1·Vstref6x) und I2 = 0 für Vst6x < ((Vstref6x + m1·Vstref6x) mit k2 > 0 und 0 ≤ m1 < 1,
    • c) I3 = k3 für Vst6x < (Vstref6x – m2·Vstref6x) und I3 = 0 für Vst6x > (Vstref6x – m2·Vstref6x) mit k3 > 0 und 0 < m2 < 1,
    • d) I4 = –k4 = konstant < 0 für Vst6x > (Vstref6x – m2·Vstref6x),
    wobei die Parameter k1 bis k4 wahlweise Variable oder Konstanten und die Terme mit den Bruchteilen m1, m2 auch als Festwerte aus der übergeordneten Programmier-Steuereinheit abforderbar sind.
  • Der Steuerstrom IS = ISAHS für die Steuerelektrode eines High-Side-Schalters wird zum Ausschalten als eine Summe der folgenden Stromanteile I5, I6 gebildete:
    • e) I5 = k5 = konstant > 0,
    • f) I6 = k6·Vst6x für Vst6x > (Vstref6x + m1·Vstref6x) und I6 = 0 für Vst6x < (Vstref6x + m1·Vstref6x),
    wobei die Parameter k5 und k6 wahlweise Variable oder Konstanten und die Terme mit den Bruchteilen m1 auch als Festwerte aus der übergeordneten Programmier-Steuereinheit abforderbar sind.
  • Der Steuerstrom IS = ISELS für die Steuerelektrode eines Low-Side-Schalters wird zum Einschalten als eine Summe von mindestens zwei der folgenden Stromanteile I7, I8, I9, I10 gebildet:
    • g) I7 = k7 = konstant > 0,
    • h) I8 = k8·Vst7x für Vst7x > (Vstref7x + m3·Vstref7x) und I8 = 0 für Vst7x < (Vstref7x + m3·Vstref7x) mit k8 > 0 und 0 ≤ m3 < 1,
    • i) I9 = k9 für Vst7x < (Vstref7x – m4·Vstref7x) und I9 = 0 für Vst7x > (Vstref7x – 4·Vstref7x) mit k9 > 0 und 0 < m4 < 1,
    • k) I10 = –k10 = konstant für Vst7x > (Vstref7x – m4·Vstref7x),
    wobei die Parameter k7, k8, k9, k10 wahlweise Variable oder Konstanten und die Terme mit den Bruchteilen m3, m4 auch als Festwerte aus der übergeordneten Programmier-Steuereinheit abforderbar sind.
  • Der Steuerstrom IS = ISALS für die Steuerelektrode eines Low-Side-Schalters wird zum Ausschalten als eine Summe von folgenden zwei Stromanteilen I11, I12 gebildet:
    • l) I11 = k11 = konstant > 0,
    • m) I12 = k12·Vst7x für Vst7x > (Vstref7x + m3·Vstref7x) und I12 = 0 für Vst7x < (Vstref7x + m3·Vstref7x),
    wobei die Parameter k11, k12 wahlweise Variable oder Konstanten und die Terme mit den Bruchteilen m3 auch als Festwerte aus der übergeordneten Programmier-Steuereinheit abforderbar sind.
  • Die Erfindung ermöglicht es, dass ein Halbleiterschalter in einer Konfiguration zum Schalten des elektrischen Stromflusses derart gesteuert wird, dass sowohl die Schaltverluste klein gehalten werden als auch die durch die Schaltvorgänge generierten, unvermeidlichen Störpegel in der im Wesentlichen aus der Steuerschaltung und dem Verbraucher bestehenden Gesamtschalteinrichtung vorgegebene Grenzwerte nicht übersteigen.
  • Des Weiteren eröffnet die Erfindung die Möglichkeit, dass eine Anpassung der Steuerschaltung an die Eigenschaften der Halbleiterschalter und des Verbrauchers in weiten Grenzen hinsichtlich der in sich widersprüchlichen Anforderungen geringe Schaltverluste und elektromagnetische Verträglichkeit – EMV – durch Programmierung von Parametern auch während des Betriebes des gesamten Schaltsystems durchgeführt werden kann.
  • Mit den angegebenen erfindungsgemäßen Steuerschaltungen können nicht nur induktivitätsbehaftete, sondern vor allem allgemeine und große elektrische Lasten geschaltet und gesteuert werden.
  • Weiterbildungen und spezielle Ausbildungen der Erfindung sind in weiteren Unteransprüchen beschrieben.
    •
  • Die Erfindung wird anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mittels mehrerer Zeichnungen näher erläutert:
  • Es zeigen:
  • 1 eine Struktur einer ersten Gesamteinrichtung mit einem Verbraucher, mit einer ersten Steuerschaltung einschließlich einem Halbleiterschaltern und einer zugehörigen Ansteuerschaltung,
  • 2 eine Struktur einer zweiten Gesamteinrichtung mit einem Verbraucher als Zweipol, mit einer zweiten Steuerschaltung einschließlich einer H-Brücke mit vier Halbleiterschaltern und vier zugehörigen Ansteuerschaltungen,
  • 3 eine Struktur einer dritten Gesamteinrichtung mit einem Verbraucher als Dreipol, mit einer dritten Steuerschaltung einschließlich einer B6-Brücke mit sechs Halbleiterschaltern und sechs zugehörigen Ansteuerschaltungen,
  • 4 eine schematische Darstellung einer Ansteuerschaltung für einen High-Side-(HS)-Schalter mit parameterabhängigen Teilstromquellen in den steuernden Schaltungsteilen,
  • 5 eine schematische Darstellung einer Ansteuerschaltung für einen Low-Side-(LS)-Schalter mit parameterabhängigen Teilstromquellen in den steuernden Schaltungsteilen,
  • 6 einen schematischen Schaltplan der Ansteuerschaltung mit Baugruppen zur Erzeugung der Steuerströme IS für die Steuerelektrode eines High-Side-Schalters und eines Low-Side-Schalters,
  • 7 einen schematischen Schaltplan des Lastkreises mit Verbraucher und B6-Brücke und der Anordnung der weiteren Ansteuerschaltungen zugehörig zu 6,
  • 8 Spannungsverläufe eines nicht optimierten Schaltvorganges mit hochfrequenten Störungen ohne zeitvorläufige Auslösung eines minimalen Steuerstroms IS,
  • 9 Spannungsverläufe eines optimierten Schaltvorganges mit der erfindungsgemäßen Steuerschaltung bei zeitvorläufiger Auslösung eines minimalen Steuerstroms IS im Vergleich zu 8,
  • 10 Zeitverläufe der Steuerspannung V6-1 = Vst61 auf der Steuersignalleitung 6-1, der Knotenspannung V1 am Verbraucher sowie des Ein/Ausschaltsignals IN1-1 und
  • 11 Zeitverlauf des Steuerstroms ISEHS beim Einschalten und des Steuerstroms ISAHS beim Ausschalten auf der Steuersignalleitung 6-x am Ausgang der Ansteuerschaltung 1-x für einen High-Side-Schalter 3-x (mit x = 1).
  • Infolge der vielen gleichartigen Baugruppen und Bauelemente werden die Bezugszeichen in einer übersichtlichen Form angegeben, so dass zwar durchgängig die Bezugszeichen steigend gesetzt werden, aber infolge gleicher Teile mit gleichen Funktionen mit strichgetrennten Unterbezugszeichen die verbleibenden Unterschiede dargestellt werden.
  • Im Folgenden werden die 1 und 4 gemeinsam betrachtet. Es ist in 1 schematisch in einer einfachen Form eine erste Steuerschaltung 1 zum Betreiben eines geschalteten elektrischen Verbrauchers 5, der zwischen einem positiven Versorgungspotential Vb und Masse angeordnet ist, mit einem Halbleitersahalter 3-1, dem eine Ansteuerschaltung 1-1 einschließlich einer Steuersignalübergabeschaltung 1a zugeordnet ist, die ausgangsseitig über eine Steuersignalleitung 6-1 zur Weiterleitung eines Steuerstromes IS mit der Steuerelektrode des Halbleiterschalters 3-1 verbunden ist, wobei der Ansteuerschaltung 1-1 eine übergeordnete Programmier-Steuereinheit 10 vorgeschaltet ist und eingangsseitig eine vom Verbraucher 5 aus verlaufende Knotenspannungsleitung 11-1 zugeführt ist, dargestellt.
  • Erfindungsgemäß ist, wie auch in den 1, 4 gezeigt ist, der Ansteuerschaltung 1-1 des Halbleiterschalters 3-1 eine Mess- und Bewertungsschaltung 1h zugeordnet, die eingangsseitig mit der eine Knotenspannung V1 aufweisenden Knotenspannungsleitung 11-1 und mit einer mit der Steuersignalleitung 6-1 verbundenen, eine Steuerspannung Vst61 aufweisenden Rücksignalleitung 15-1 sowie über eine Leitung 14-1 zur Übermittlung einer Referenzspannung Vref1 mit der übergeordneten Programmier-Steuereinheit 10 derart in Verbindung steht, dass die Mess- und Bewertungsschaltung 1h ein Steuerspannungsschwellensignal Vstref61 erzeugt, das ausgangsseitig über eine Steuerspannungsschwellenleitung 17-1 zumindest an die Steuersignalübergabeschaltung 1a weiterleitbar und damit ein einer Stromkommutierung am Verbraucher 5 vorgelagerter Zeitpunkt zur Auslösung der Minimierung des Steuerstroms IS auf der Steuersignalleitung 6-1 einstellbar ist.
  • Im Stromkreis einer Batteriespannung Vb befindet sich in Reihe geschaltet der Halbleiterschalter 3-1 in Form eines High-Side-Schalters und der Verbraucher 5.
  • Die übergeordnete Programmier-Steuereinheit 10 ist mit ihren Ausgangsleitungen 12-1, 13-1, 14-1 als Adress-, Daten- und Steuerleitungen jeweils an den Parametereingang P1-1, an den Ein-/Ausschalteingang IN1-1 und an einen Referenzspannungseingang Vref1 der Ansteuerschaltung 1-1 angeschlossen.
  • Die Ansteuerschaltung 1-1 für den Halbleiterschalter 3-1 enthält
    • – die Steuersignalübergabeschaltung 1a, die ein Paar den Schaltzustand des Halbleiterschalters 3-1 steuernde, gesteuerte Stromquellen 1e und 1f aufweist, die ausgangssei tig über die Steuersignalleitung 6-1 mit der Steuerelektro de des Halbleiterschalters 3-1 verbunden ist,
    • – zwei steuernde Schaltungsteile 1b und 1c, von denen das erste Schaltungsteil 1b ausgangsseitig mit der ersten Stromquelle 1e und das zweite Schaltungsteil 1c ausgangsseitig mit der zweiten Stromquelle 1f verbunden sind, und
    • – eine Speicherschaltung 1d, die eingangsseitig mit der übergeordneten Programmier-Steuereinheit 10 über die Leitung 12-1 zur Übermittlung von Programmierparametern k, die zur Ausbildung von Stromanteilen für die Bildung einer steuernden Stromsumme IS für die Steuerelektrode des Halbleiterschalters 3-1 dienen, verbunden ist und die ausgangsseitig mit den steuernden Schaltungsteilen 1b und 1c über Daten- und Steuerleitungen 16-1b und 16-1c in Verbindung steht.
  • Die Mess- und Bewertungsschaltung 1h ist eingangsseitig sowohl mit der Leitung 14-1 zur Übermittlung des Referenzspannungswertes Vref1 als auch mit einer Ein/Ausschalt-Steuerleitung 13-1, mit der Knotenspannungsleitung 11-1, sowie mit der Steuersignalleitung 6-1 zur Steuerelektrode des Halbleiterschalters 3-1 über eine Rücksignalleitung 15-1 verbunden, wobei die Mess- und Bewertungssaltung 1h ausgangsseitig über die Steuerschwellenspannungsleitung 17-1 zur Übermittlung des Steuerschwellenspannungssignals Vstref61 mit den steuernden Schaltungsteilen 1b, 1c in Verbindung steht.
  • Ebenso bestehen Verbindungen seitens der Rücksignalleitung 15-1 mit den Eingängen der steuernden Schaltungsteile 1b, 1c.
  • Des Weiteren sind, wie in 4 gezeigt ist, Subschaltungen 1g, 1i vorhanden, die jeweils der Mess- und Bewertungsschaltung 1h nachgeschaltet sind, wobei die erste Subschaltung 1g des steuernden ersten Schaltungsteils 1b eingangsseitig mit der Mess- und Bewertungsschaltung 1h über die Steuerschwellenspannungsleitung 17-1 sowie mit der Rücksignalleitung 15-1 und der Ein-/Ausschalt-Steuerleitung 13-1 verbunden ist sowie ausgangsseitig über eine erste Zeitpunktsignalleitung 25-1 an zwei Teilstromquellen 26, 27 angeschlossen und
    wobei die zweite Subschaltung 1i des steuernden zweiten Schaltungsteils 1c eingangsseitig mit der Mess- und Bewertungsschaltung 1h über die Steuerschwellenspannungsleitung 17-1 sowie mit der Rücksignalleitung 15-1 und der Ein-/Ausschalt-Steuerleitung 13-1 verbunden ist und ausgangsseitig über eine zweite Zeitpunktsignalleitung 33-1 an eine Teilatromquelle 31 angeschlossen ist und
    wobei die zweite Zeitpunktsignalleitung 33-1 an eine Teilstromquelle 28 des steuernden ersten Schaltungsteils 1b abgezweigt schaltungsteilübergreifend geführt ist.
  • Dem Halbleiterschalter 3-1 und dem Verbraucher 5 sind jeweils eine Diode 8-1 bzw. 9-2 parallel geschaltet, wobei die Dioden 8-1, 9-2 wahlweise vorhanden sein können, wenn der Verbraucher 5 induktivitätsbehaftet ist.
  • Es ist in 2 schematisch eine zweite Steuerschaltung 18 zum Betrieiben eines geschalteten elektrischen Verbrauchers 5 mit einer H-Brücke 19 mit vier Halbleiterschaltern 3-1, 3-2, 4-1, 4-2 dargestellt, wobei die zweite Steuerschaltung 19 zum Betreiben des geschalteten elektrischen Verbrauchers 5, der zwischen einem positiven Versorgungspotential Vb und Masse angeordnet ist, wobei den vier Halbleiterschaltern 3-1, 3-2, 4-1, 4-2 jeweils eine Ansteuerschaltung 1-1, 1-2, 2-1, 2-2 einschließlich einer Steuersignalübergabeschaltung 1a, 2a zugeordnet ist, die ausgangsseitig über eine Steuersignalleitung 6-1, 6-2, 7-1, 7-2 zur Weiterleitung von Steuerströmen IS mit der Steuerelektrode des jeweiligen Halbleiterschalters 3-1, 3-2, 4-1, 4-2 verbunden ist, wobei den Ansteuerschaltungen 1-1, 1-2, 2-1, 2-2 eine übergeordnete Programmier-Steuereinheit 10 vorgeschaltet ist und eingangsseitig eine vom Verbraucher 5 aus verlaufende Knotenspannungsleitung 11-, 11-2 zugeführt ist, dargestellt.
  • Erfindungsgemäß ist, wie auch in den 2, 5 gezeigt ist, ist den Ansteuerschaltungen 1-1, 1-2, 2-1, 2-2 der Halbleiterschalter 3-1, 3-2, 4-1, 4-2 jeweils eine Mess- und Bewertungsschaltung 1h, 2h zugeordnet, die eingangsseitig mit der eine Knotenspannung V1, V2 aufweisenden Knotenspannungsleitung 11-1, 11-2 und mit einer mit der Steuersignalleitung 6-1, 6-2, 7-1, 7-2 verbundenen, eine Steuerspannung Vst61, Vst62, Vst71, Vst72 aufweisenden Rücksignalleitung 15-1, 15-2 sowie über Leitungen 14-1, 14-2, 14-3, 14-4 zur Übermittlung von Referenzspannungen Vref1, Vref11, Vref2, Vref22 mit der übergeordneten Programmier-Steuereinheit 10 derart in Verbindung steht, dass die Mess- und Bewertungsschaltung 1h, 2h ein Steuerspannungsschwellensignal Vstref61, Vstref62, Vstref7l, Vstref72 erzeugt, das ausgangsseitig über eine Steuerspannungsschwellenleitung 17-1, 17-2 zumindest an die Steuersignalübergabeschaltung 1a, 2a weiterleitbar und damit ein einer Stromkommutierung am Verbraucher 5 vorgelagerter Zeitpunkt zur Auslösung der Minimierung der Steuerströme IS auf der Steuersignalleitung 6-1, 6-2, 7-1, 7-2 einstellbar ist.
  • Im Stromkreis einer Batteriespannung Vb befinden sich jeweils in Reihe geschaltet in einer ersten Halbbrücke 22 der Halblei terschalter 3-1 in Form eines High-Side-Sahalters und der Halbleiterschalter 4-1 in Form eines Low-Side-Schalters sowie in einer zweiten Halbbrücke 23 der Halbleiterschalter 3-2 in Form eines High-Side-Schalters und der Halbleiterschalter 4-2 in Form eines Low-Side-Schalters und der Verbraucher 5.
  • Die übergeordnete Programmier-Steuereinheit 10 ist mit ihren Ausgangsleitungen 12-1, 13-1, 14-1; 12-2, 13-2, 14-2 jeweils an den Parametereingang P1-1, P1-2, P2-1, P2-2, an den Ein/Aussehaltsignaleingang IN1-1, IN1-2, IN2-1, IN2-2 und an einen Referenzspannungseingang Vref1, Vref11, Vref2, Vref22 angeschlossen.
  • Da die Ansteuerschaltung 1-1 in 1 den Ansteuerschaltungen 1-1 und 1-2 gleichartig ist, die den gleichfunktionellen HS-Halbleiterschaltern 3-1 und 3-2 zugeordnet sind, braucht die Ansteuerschaltung 1-2 nicht erneut beschrieben zu werden. Dagegen weisen die Ansteuerschaltungen 2-1 und 2-2 Unterschiede zu den Ansteuerschaltungen 1-1, 1-2 auf und nachfolgend wird stellvertretend für beide die Ansteuerschaltung 2-1 für den Low-Side-Schalter 4-1 beschrieben.
  • Die Ansteuerschaltung 2-1 für den Low-Side-Halbleiterschalter 4-1 enthält
    • – eine Steuersignalübergabeschaltung 2a, die ein Paar den Schaltzustand des Low-Side-Schalters 4-1 steuernde, gesteuerte Stromquellen 2e und 2f aufweist, die ausgangsseitig über die Steuersignalleitung 7-1 mit der Steuerelektrode des Halbleiterschalters 4-1 verbunden sind,
    • – zwei steuernde Schaltungsteile 2b und 2e, von denen das erste Schaltungsteil 2b ausgangsseitig mit der ersten Stromquelle 2e und das zweite Schaltungsteil 2c ausgangsseitig mit der zweiten Stromquelle 2f verbunden sind, und
    • – eine Speicherschaltung 2d, die eingangsseitig mit der übergeordneten Programmier-Steuereinheit 10 über die Leitung 12-2 zur Übermittlung von Programmierparametern k, die zur Ausbildung von Stromanteilen für die Bildung eines Steuerstroms IS für die Steuerelektrode des Halbleiterschalters 4-1 dienen, verbunden ist, und die ausgangsseitig mit den steuerbaren Schaltungsteilen 2b und 2c über Daten- und Steuerleitungen 16-2b und 16-2c in Verbindung steht.
  • Die Mess- und Bewertungsschaltung 2h ist eingangsseitig sowohl mit einer Leitung 14-2 zur Übermittlung des Referenzspannungswertes Vref11 als auch mit einer Ein/Ausschalt-Steuerleitung 13-2, mit der Knotenspannungsleitung 11-1 sowie mit der Steuersignalleitung 7-1 zur Steuerelektrode des Halbleiterschalters 4-1 über eine Rücksignalleitung 15-2 verbunden, wobei die Mess- und Bewertungsschaltung 2h ausgangsseitig über eine Steuerspannungsschwellenleitung 17-2 zur Übermittlung eines Steuerspannungsschwellensignals Vstref71 mit den steuernden Schaltungsteilen 2b, 2c in Verbindung steht.
  • Ebenso sind Verbindungen seitens der Rücksignalleitung 15-2 mit den Eingängen der steuernden Schaltungsteile 2b, 2c vorhanden.
  • Des Weiteren sind Subschaltungen 2g, 2i, die jeweils der Mess- und Bewertungsschaltung 2h nachgeschaltet sind, vorgesehen, wobei die erste Subschaltung 2g des steuernden ersten Schaltungsteils 2b eingangsseitig mit der Mess- und Bewertungsschaltung 2h über die Steuerspannungsschwellenleitung 17-2 sowie mit der Rücksignalleitung 15-2 und der Ein-/Ausschalt-Steuerleitung 13-2 verbunden ist sowie ausgangsseitig über eine erste Zeitpunktsignalleitung 25-2 an zwei Teilstromquellen 37,38 angeschlossen und
    wobei die zweite Subschaltung 2i des steuernden zweiten Schaltungsteils 2c eingangsseitig mit der Mess- und Bewertungsschaltung 2h über die Steuerspannungsschwellenleitung 17-2 sowie mit der Rücksignalleitung 15-2 und der Ein-/Ausschalt-Steuerleitung 13-2 verbunden ist und ausgangsseitig über eine zweite Zeitpunktsignalleitung 33-2 an eine Teilstromquelle 40 angeschlossen ist und
    wobei die zweite Zeitpunktsignalleitung 33-2 an eine Teilstromquelle 36 des steuernden ersten Schaltungsteils 2b schaltungsteilübergreifend abgezweigt geführt ist.
  • In den Ansteuerschaltungen 1-2, 2-2 ist infolge der Brückensymmetrie somit der Baugruppeneinsatz und deren Verbindungen gleich den Ansteuerschaltungen 1-1, 2-1.
  • Den Halbleiterschaltern 3-1, 3-2, 4-1, 4-2 sind jeweils eine Diode 8-1, 8-2 bzw. 9-1, 9-2 parallel geschaltet, wobei die Dioden 8-1, 8-2, 9-1, 9-2 wahlweise vorhanden sein können, wenn der Verbraucher 5 induktivitätsbehaftet ist.
  • Es ist in 3 schematisch eine dritte Steuerschaltung 20 zum Betreiben eines geschalteten elektrischen Verbrauchers 5 als Dreipol mit einer B6-Brücke 21 mit sechs Halbleiterschaltern 3-1, 3-2, 3-3, 4-1, 4-2, 4-3 dargestellt, denen jeweils eine Ansteuerschaltung 1-1, 1-2, 1-3, 2-1, 2-2, 2-3 einschließlich einer Steuersignalübergabeschaltung 1a, 2a zugeordnet ist, die ausgangsseitig über eine Steuersignalleitung 6-1, 6-2, 6-3, 7-1, 7-2, 7-3 zur Weiterleitung eines Steuerstromes IS mit der Steuerelektrode des jeweiligen Halbleiterschalters 3-1, 3-2, 3-3, 4-1, 4-2, 4-3 verbunden ist, wobei den Ansteuerschaltungen 1-1, 1-2, 1-3, 2-1, 2-2, 2-3 eine übergeordnete Programmier-Steuereinheit vorgeschaltet ist und eingangsseitig eine vom Verbraucher 5 aus verlaufende Knotenspannungsleitung 11-1, 11-2, 11-3 zugeführt ist, dargestellt.
  • Erfindungsgemäß ist den Ansteuerschaltungen 1-1, 1-2, 1-3, 2-1, 2-2, 2-3 der Halbleiterschalters 3-1, 3-2, 3-3, 4-1, 4-2, 4-3 jeweils eine Mess- und Bewertungsschaltung 1h, 2h zugeordnet, die eingangsseitig mit der eine Knotenspannung V1, V2, V3 aufweisenden Knotenspannungsleitung 11-1, 11-2, 11-3 und mit einer mit der Steuersignalleitung 6-1, 6-2, 6-3, 7-1, 7-2, 7-3 verbundenen, eine Steuerspannung Vst61, Vst62, Vst63, Vst71, Vst72, VSt73 aufweisenden Rücksignalleitung 15-1, 15-2 sowie über Leitungen 14-1 bis 14-6 zur Übermittlung von Referenzspannungen Vref1, Vref11, Vref2, Vref22, Vref3, Vref33 mit der übergeordneten Programmier-Steuereinheit 10 derart in Verbindung steht, dass die Mess- und Bewertungsschaltung 1h, 2h ein Steuerspannungsschwellensignal Vstref61, Vstref62, Vstref63, Vstref71, Vstref72, Vstref73 erzeugt, das ausgangsseitig über eine Steuerspannungsschwellenleitung 17-1, 17-2 zumindest an die Steuersignalübergabeschaltung 1a, 2a weiterleitbar und damit ein einer Stromkommutierung am Verbraucher 5 vorgelagerter Zeitpunkt zur Auslösung der Minimierung des Steuerstroms IS auf der Steuersignalleitung 6-1, 6-2, 6-3, 7-1, 7-2, 7-3 einstellbar ist.
  • In 3 ist ein elektronisch gesteuerter Motor 5 in Form eines Dreipols dargestellt. Die Gesamteinrichtung wird durch die Spannungsquelle Vb = Vbat gespeist. Die Motorströme können z.B. durch die n-Kanal-Leistungs-FET geschaltet werden, wobei die Schalt-Transistoren 3-1, 3-2, 3-3 als High-Side-Schalter angeordnet sind und die Schalt-Transistoren 4-1, 4-2, 4-3 als Low-Side-Schalter arbeiten.
  • Im Stromkreis der Batteriespannung Vb befinden sich in Reihe geschaltet in einer ersten Halbbrücke 22 der Halbleiterschalter 3-1 in Form eines High-Side-Schalters und der Halbleiterschalter 4-1 in Form eines Low-Side-Schalters sowie in einer zweiten Halbbrücke 23 der Halbleiterschalter 3-2 in Form eines High-Side-Schalters und der Halbleiterschalter 4-2 in Form eines Low-Side-Schalters sowie in einer dritten Halbbrücke 24 der Halbleiterschalter 3-3 in Form eines High-Side-Schalters und der Halbleiterschalter 4-3 in Form eines Low-Side-Schalters und der Verbraucher 5 als Motor.
  • Die übergeordnete Programmier-Steuereinheit 10 ist mit ihren Ausgangsleitungen 12-1, 13-1, 14-1; 12-2, 13-2, 14-2; 12-3, 13-3, 14-3; 12-4, 13-4, 14-4; 12-5, 13-5, 14-5; 12-6, 13-6, 14-6 jeweils an den Parametereingang P1-1, P1-2, P1-3, P2-1, P2-2, P2-3, an den Ein-/Ausschaltsignaleingang IN1-1, TN1-2, IN1-3, IN2-1, IN2-2, IN2-3 und an einen Referenzspannungseingang Vref1, Vref11, Vref2, Vref22,Vref3,Vref33 angeschlossen.
  • Da die Ansteuerschaltungen 1-1 und 1-2 in 1 und 2 gleichartig der Ansteuerschaltung 1-3 sind und weil sie den gleichfunktionellen HS-Halbleiterschaltern 3-1, 3-2, 3-3 zugeordnet sind, braucht die Ansteuerschaltung 1-3 nicht erneut beschrieben werden. Gleiches trifft für die dritte Halbbrücke 24 zu. Da die Ansteuerschaltungen 2-1 in 2 gleichartig der Ansteuerschaltungen 2-2, 2-3 entsprechen und weil sie den gleichfunktionellen LS-Halbleiterschaltern 4-1, 4-2, 4-3 zugeordnet sind, braucht die Ansteuerschaltung 2-3 auch nicht erneut beschrieben werden. Dagegen steht der dritte Knoten V3 am Verbraucher 5 mit den Ansteuerschaltungen 1-3 und 2-3 über die dritte Knotenspannungsleitung 11-3 in gleicher Weise eingangs seitig wie die anderen Knotenspannungsleitungen 11-1, 11-2 mit den zugehörigen Ansteuerschaltungen 1-1, 1-2 bzw. 2-1, 2-2 in Verbindung.
  • Den Halbleiterschaltern 3-1, 3-2, 3-3, 4-1, 4-2, 4-3 sind jeweils eine Diode 8-1, 8-2, 8-3 bzw. 9-1, 9-2, 9-3 parallel geschaltet, wobei die Dioden 8-1, 8-2, 8-3, 9-1, 9-2, 9-3 wahlweise vorhanden sein können, wenn der Verbraucher 5 induktivitätsbehaftet ist.
  • In den 4, 5 sind erfindungsgemäße Ansteuerschaltungen 1-1, 2-1 gezeigt, deren steuernde Schaltungsteile 1b, 1c und 2b, 2c detaillierter gegenüber den 1,2 und 3 ausgebildet sind. Die beiden steuernden Schaltungsteile 1b, 1c und 2b, 2c sind eingangsseitig mit der Speicherschaltung 1d, 2d und der Mess- und Bewertungsschaltung 1h, 2h sowie der Rücksignalleitung 15-1, 15-2 an der Steuerelektrode des Halbleiterschalters 3-1, 4-1 ausgangsseitig mit den beiden gespiegelten steuernden Stromquellen 1e, 1f und 2e, 2f verbunden.
  • In 4 weist das steuernde erste Schaltungsteil 1b eine erste Subschaltung 1g auf, die mit der Mess- und Bewertungsschaltung 1h über die Steuerspannungsschwellenleitung 17-1b und über die Rücksignalleitung 15-1 eingangsseitig verbunden ist. Eingangsseitig ist auch die Ein-/Ausschalt-Steuerleitung 13-1 angeschlossen. Ausgangssaitig ist eine erste Zeitpunktsignalleitung 25-1 an zwei Teilstromquellen 26, 27, denen die Parameter k4 und k5 zugeordnet sind, geführt.
  • An die Teilstromquellen 26, 27 sowie weitere Teilstromquellen 28, 29, 30,31 der ersten Ansteuerschaltung 1-1 sind eingangsseitig je eine Ein-/Ausschalt-Steuerleitung 13-1 sowie eine Daten- und Steuerleitung 16-1b geführt. An die Teilstromquelle 28 ist des Weiteren erfindungsgemäß eingangsseitig die Rücksignalleitung 15-1 von der Steuerelektrode des Halbleiterschalters 3-1 geführt.
  • Über die Daten- und Steuerleitung 16-1b werden die Programmierparameter k1, k2, k3, k4 an die Teilstromquellen 29, 28, 27, 26 übermittelt. Ausgangsseitig sind die Teilstromquellen 29, 28, 27, 26 zu einer ersten Summationsleitung 32-1 zusammengeführt, die an die erste steuernde Stromquelle 1e geführt ist.
  • Das zweite steuernde Schaltungsteil 1c weist eine zweite Subschaltung 1i auf, die eingangsseitig mit der Ein-/Ausschalt-Steuerleitung 13-1, der Steuerspannnungsschwellenleitung 17-1c und der Rücksignalleitung 15-1 verbunden ist und ausgangsseitig über eine zweite Zeitpunktsignalleitung 33-1 mit der Teilstromquelle 31 verbunden ist. Erfindungsgemäß ist die zweite Zeitpunktsignalleitung 33-1 schaltungsteilübergreifend an die Teilstromquelle 28 des steuernden ersten Schaltungsteils 1b geführt. Die vorhandenen Teilstromquellen 30, 31 des zweiten Schaltungsteils 1c sind eingangsseitig mit den Daten- und Steuerleitungen 16-1c verbunden. Auch die Ein-/Ausschalt-Steuerleitung 13-1 ist an die Teilstromquellen 30, 31 geführt, die ausgangsseitig eine Summationsleitung 34-1 aufweisen, die zur zweiten steuernden Stromquelle 1f geführt ist.
  • Die Ansteuerschaltungen 1-1, 2-1 für die Halbleiterschalter 3-1, 4-1 in einer Halbbrücke zeichnen sich dadurch aus, dass sie zwar die gleiche Schaltungsstruktur aufweisen, aber verschiedene Versorgungsspannungen VDHS für den HS-Schalter 3-1 und VDLS für den LS-Schalter 4-1 und vorgegebene Referenzspannungen Vref1,Vref11 benutzen.
  • In der 5 ist eine schematische Schaltungsstruktur der Ansteuerschaltung 2-1 dargestellt, die gleich der der Ansteuerschaltung 1-1 ist. Ausgenommen davon ist die Ausbildung der Teilstromquellen 35, 36, 37, 38, 39, 40, denen die Programmierparameter k7, k8, k9, k10, k11, k12 zugeordnet sind, die sich von den Programmierparametern k1 bis k6 der Teilstromquellen 26 bis 31 unterscheiden können.
  • Es sind somit eine Steuerschaltung und ein Verfahren zum schnellen, verlustarmen und störarmen Schalten des elektrischen Stromflusses in einem elektrischen oder elektromechanischen Verbraucher 5 allgemeiner Art angegeben, der als Zwei- oder Mehrpol ausgeführt sein kann, wobei das Schalten des Stromflusses durch den Verbraucher 5 hindurch mittels Halbleiterschalter 3-x und/oder 4-x mit x = 1,2,3, ..., n derart erfolgt, dass die physikalisch bedingten, innerelektronischen Zeitabläufe der Ladungsträgerauf- bzw. abbaumechanismen der jeweils beteiligten Halbleiterschalter 3-x, 4-x und die Zeitabläufe der physikalischen Mechanismen am geschalteten Verbraucher 5 so aufeinander abgestimmt werden, dass die zeitlichen Abläufe der Laststrom-Schaltvorgänge an diesen physikalischen Abläufen orientiert sind und damit störungsarme und dennoch an den physikalischen Grenzen orientierte schnelle und damit verlustarme Schaltabläufe ermöglichen.
  • Die in 4 und 5 gezeigten erfindungsgemäßen Ansteuerschaltungen 1-x und 2-x mit x = 1 generieren für jeden der beteiligten Halbleiterschalter 3-1, 4-1 Steuerströme IS mittels der gesteuerten Stromquellen 1e, 1f und 2e, 2f zur Steuerung der Halbleiterschalter 3-1, 4-1. Die Steuerströme IS werden dabei als Summe mehrerer Stromanteile I = I(k) aus den Stromanteilen I1, I2, I3, I4, I5, I6, I7, I8, I9, I10, I11, I12 gebildet, die sowohl zeitlich konstant sein können als auch durch die sich an der Steuerelektrode des Halbleiterschalters 3-1, 4-1 einstellende Steuerspannung Vst61 bzw. Vst71 über die Rücksignalkeitungen 15-1, 15-2 selbst wieder gesteuert werden. Weiterhin können die Stromanteile I(k) in ihrer Größe durch programmierbare Parameter k beeinflusst werden, die auf die steuernden Schaltungsteile 1b, 1c und 2b, 2c wirken, welche die Stromquellen 1e, 1f und 2e, 2f steuern.
  • Die Parameter k mit k1 bis k12 werden von der übergeordneten Programmier-Steuereinheit 10 über die Parametereingänge P1-1 und P2-1 bereitgestellt. Die Parameter k sind in den Speicherschaltungen 1d bzw. 2d abgelegt und können durch die übergeordnete Programmier-Steuereinheit 10 zu jeder Zeit auch während des Betriebes der Gesamteinrichtung aus Steuerschaltung 1 und aus Verbraucher 5 geändert werden. Die weiteren Steuereingänge IN1-1 und IN2-1 geben an, ob ein Ein- oder Ausschaltvorgang durchgeführt werden soll. Ein Schaltvorgang wird durch einen Parametersatz, bestehend aus mindestens zwei Parametern k, bestimmt.
  • Die steuernden Stromanteile I(k) weisen die folgenden prinzipiellen Eigenschaften auf:
    Die Steuerung der Stromanteile I3, I4 und I9, I10 liefert von Null verschiedene Ströme nur in einem Steuerspannungsbereich bis nahe an die Steuerspannungsschwellen Vstref61 bzw. Vstref71. Die Steuerspannungssehwelle Vstref61 bzw. Vstref71 kann dabei entweder durch Festlegung einer vorgegebenen Steuerspannungsschwelle oder in adaptiver Weise durch Auswertung eines vorangegangenen Schaltvorganges mittels der Mess- und Bewertungsschaltungen 1h bzw. 2h realisiert werden, aus der die jeweilige Steuerspannungsschwelle Vatref61 oder Vstref71 ermittelt und gespeichert wird. Zur Ermittlung der Steuerspannungsschwellen Vatref61 oder Vstref71 wird die Knotenspannung V1 am Verbraucher 5 mit einer vorgegebenen Referenzspannungsschwelle Vref1 bzw. Vref11 verglichen.
  • Die Größe der steuernden Stromanteile wird durch die zugeordneten Parameter k bestimmt.
  • Die Stromanteile I2 und I6 bzw. I8 und I12 werden direkt durch die rückgeführte Steuerspannung Vst6x bzw. Vst7x und die zugehörigen Parameter k2, k6, k8, k12 in Größe und Dauer gesteuert sowie nahe der Steuerspannungsschwelle Vstref6x bzw. Vstref7x abgeschaltet.
  • Die Stromanteile I1, I5 und I7, I11 sind während des zugehörigen Schaltvorganges zeitlich konstant und in ihrer Größe nur durch die jeweils programmierten Parameter k1, k5, k7, k11 bestimmt.
  • Die Steuerschaltung enthält im Falle eines Zweipols als Verbraucher 5 entweder eine Ansteuerschaltung 1-1 oder 2-1, die einen High-Side-Schalter 3-1 oder einen Low-Side-Schalter 4-1 ansteuert, oder zwei Ansteuerschaltungen 1-1, 1-2, die jeweils einen High-Side-Schalter 3-1, 3-2 steuern, und zwei weitere Ansteuerschaltungen 2-1, 2-2, die jeweils einen Law-Side-Schalter 4-1, 4-2 steuern, z.B. in einer Vollbrücke.
  • Für mehrpolige Verbraucher 5 sind entsprechend mehr Ansteuerschaltungen 1-x und 2-x mit x = 1,2,3, ... n erforderlich.
  • In einem einfachen Fall können die steuernden Schaltungsteile 1b, 1c und 2b, 2c und die Speicherschaltungen 1d, 2d auch durch jeweils einen einzigen, unveränderlichen Parametersatz k bestimmt werden oder vollständig entfallen, wenn die Steuersignalübergabeschaltungen 1a bzw. 2a als Stromquellen mit feststehenden Parametern k, k1 bis k12 = const. gesteuert werden.
  • Die steuernden Schaltungsteile 1b und 1c können auch in ihrer Anordnung vertauscht sein, je nachdem welche Schaltertypen eingesetzt sind, z.B. n-Kanal- oder p-Kanal-MOS-Transistor. Die Quellen- bzw. Senkenpunkte der steuernden Stromquellen 1e, 1f und 2e, 2f richten sich in analoger Weise nach der Art der eingesetzten Halbleiterschalter. Die steuernden Schaltungsteile 1b und 2b steuern jeweils das Einschalten und die steuernden Schaltungsteile 1c und 2c steuern jeweils das Ausschalten der zugeordneten Halbleiterschalter 3-1 und 4-1.
  • Die in den 3, 4 und 5 enthaltenen Teilschaltungen der Ansteuerschaltungen führen die folgenden Funktionen aus:
    Erste Steuersignalübergabeschaltung 1a: Bildung von Stromsummen als Steuerströme IS = ISEHS, ISAHS zum Ein- oder Ausschalten des High-Side-Schalters 3-1 mit den gesteuerten Stromquellen 1e und 1f. Der Steuerstrom ISEHS stellt den Eingangsstrom zum Einschalten des High-Side-Schalters 3-1 und der Steuerstrom ISAHS stellt den Ausschaltstrom zum Ausschalten des High-Side-Schalters 3-1 dar.
  • Zweite Steuersignalübergabeschaltung 2a: Bildung von Stromsummen als Steuerströme IS = ISELS, ISALS zum Einschalten und Ausschalten des Low-Side-Schalters 4-1 mit den gesteuerten Stromquellen 2e und 2f.
  • Erste Mess- und Bewertungsschaltung 1h: Sie ermittelt die Steuerspannungsschwelle Vstref61 aus einem zeitlich zurückliegenden Schaltvorgang, der zunächst die Knotenspannung V1 am Verbraucher 5 bewertet, um festzustellen, ob der gerade ausgeführte Schaltvorgang in der Lage ist, die Steuerspannungsschwelle Vstref61 ermitteln zu können.
  • Wenn ein zutreffender Schaltvorgang ausgeführt wird, bestimmt die erste Mess- und Bewertungsschaltung 1h aus dem Vergleich der momentanen Knotenspannung V1 mit einem vorgegebenen Referenzspannungswert Vref1 die Steuerspannungsschwelle Vstref61 der Steuerspannung Vst61. Der vorzugebende Referenzspannungswert Vref1 hängt von der Art des Verbrauchers 5 ab und wird so gewählt, dass er am Verbraucher 5 auftritt, wenn die Steuerspannung Vst61 an der Steuerelektrode des Halbleiterschalters 3-1 etwa ihren Schwellenwert Vstref61 erreicht hat. Der so ermittelte Wert der Steuerspannungsschwelle Vstref61 wird gespeichert, wobei die Speicherung z.B. mittels eines Analog/Digital-Wandlers als Binärwort erfolgen kann. Durch eine zyklische Wiederholung dieser Prozedur werden Toleranzen und Temperaturabhängigkeit der Steuerspannungsschwelle Vstref61 des Halbleiterschalters 3-1 erfasst und im nachfolgenden Sahaltvorgang berücksichtigt.
  • Steuerndes erstes Schaltungsteil 1b: Es erfolgt die Bildung der Stromanteile I1, I2, I3, I4, die einerseits durch die Programmierparameter k1, k2, k3, k4 und andererseits durch den Momentanwert der am Halbleiterschalter 3-1 entstehenden Steuerspannung Vst61 bestimmt werden. Die erste Subschaltung 1g bestimmt aus dem Vergleich des Momentanwertes der Steuerspannung Vst61 und der Steuerspannungsschwelle Vstref61 den Zeitpunkt tk3, in dem der Stromanteil I3 abgeschaltet und der Stromanteil I4 zugeschaltet wird.
  • Dabei wird der in der ersten Mess- und Bewertungsschaltung 1h ermittelte Wert der Steuerspannungsschwelle Vstref61 um einen Bruchteil m2 (mit 0 < m2 < 1) seines Wertes verkleinert und der verkleinerte Wert mit der momentanen Steuerspannung Vst61 verglichen.
  • Der so ermittelte Zeitpunkt tk3, wie auch in den 10 und 11 gezeigt ist, der im ausgangsseitigen Signal Pk3 auf der ersten Zeitpunktsignalleitung 25-1 enthalten ist, ermöglicht es, die Stromanteile I3 und I4 bereits vor Erreichen der Steuerspannungsschwelle Vstref61 des Halbleiterschalters 3-1 ab- bzw. zuzuschalten, d.h. praktisch vorausschauend den Zeitbereich des Schaltvorganges, in dem die Stromkommutierung erfolgt, mit den Stromanteilen I1 und I2 zu steuern.
  • Das in dir zweiten Subschaltung 1i erzeugte ausgangsseitige Signal Pk6 wird durch Vergleich der momentanen Steuerspannung Vst61 mit der um einen Bruchteil m1 der Steuerspannungsschwelle Vstref61 vergrößerten Steuerspannungsschwelle Vstref61 gewonnen und schaltet die Teilstromquelle I2 zum Zeitpunkt tk2 schaltungsteilübergreifend zu, wenn die momentane Steuerspannung Vst61 größer als die vergrößerte Steuerspannungsschwelle Vstref61 ist.
  • Steuerndes zweites Schaltungsteil 1c: Es erfolgt die Bildung der Stromanteile I5 und I6. Die Stromanteile I5 und I6 werden einerseits durch die Programmierparameter k5 und k6 andererseits durch den Momentanwert der am Halbleiterschalter 3-1 entstehenden Steuerspannung Vst61 bestimmt. Die zweite Subschaltung 1i bestimmt aus dem Vergleich des Momentanwertes der Steuerspannung Vst61 und der Steuerspannungsschwelle Vstref61 den Zeitpunkt tk6, wie auch in den 10 und 11 gezeigt ist, in dem der Stromanteil I6 abgeschaltet wird.
  • Dabei wird die in der ersten Mess- und Bewertungsschaltung 1h ermittelte Steuerspannungsschwelle Vstref61 um einen Bruchteil m1 mit 0 ≤ m1 < 1 ihres Wertes vergrößert und der vergrößerte Wert mit dem momentanen Steuerspannungwert Vst61 verglichen.
  • Der so ermittelte Zeitpunkt tk6, enthalten im ausgangsseitigen Signal Pk6 auf der zweiten Zeitpunktleitung 33-1, ermöglicht es, den Stromanteil I6 bereits vor Erreichen der Steuerspannungsschwelle Vstref61 des Halbleiterschalters 3-1 abzuschalten, d.h. praktisch vor Erreichen des Zeitbereiches des Schaltvorganges den Zeitbereich, in dem die Stromkommutierung erfolgt, mit dem Stromanteil I5 zu steuern.
  • Erste Speicherschaltung 1d: In der ersten Speicherschaltung 1d werden die Parameter k1, k2, k3, k4, k5, k6 zur Programmierung der Stromanteile I1 bis I6 als Binärworte gespeichert.
  • Die zweite Mess- und Bewertungsschaltung 2h zur Bestimmung und Speicherung des Wertes der Steuerspannungsschwelle Vstref71 der Low-Side-Schalter 4-1 besteht aus folgenden Bestandteilen: Zweite Mess- und Bewertungsschaltung 2h: Sie ermittelt die Steuerspannungsschwelle Vstref71 aus einem zeitlich zurückliegenden Schaltvorgang, der zunächst die Knotenspannung V1 am Verbraucher 5 bewertet, um festzustellen, ob der gerade ausgeführte Schaltvorgang in der Lage ist, die Steuerspannungsschwelle Vstref71 ermitteln zu können.
  • Wenn ein zutreffender Schaltvorgang ausgeführt wird, bestimmt die zweite Mess- und Bewertungsschaltung 2h aus dem Vergleich der momentanen Knotenspannung V1 mit einem vorgegebenen Referenzspannungswert Vref11 die Steuerspannungsschwelle Vstref71 der Steuerspannung Vst71. Der vorzugebende Referenzspannungswert Vref11 hängt von der Art des Verbrauchers 5 ab und wird so gewählt, dass er am Verbraucher 5 auftritt, wenn die Steuerspannung Vst71 an der Steuerelektrode des Halbleiterschalters 4-1 erreicht ist. Die so ermittelte Steuerspannungsschwelle Vstref71 wird gespeichert, wobei die Speicherung z.B. mittels eines Analog/Digital-Wandlers als Binärwort erfolgen kann. Durch eine zyklische Wiederholung dieser Prozedur werden Toleranzen und Temperaturabhängigkeit der Steuerspannungssahwelle Vstref71 des Halbleiterschalters 4-1 erfasst und im nachfolgenden Schaltvorgang berücksichtigt.
  • Steuerndes erstes Schaltungsteil 2b: Es erfolgt die Bildung der Stromanteile I7, I8, I9, I10, die einerseits durch die Programmierparameter k7, k8, k9, k10 und andererseits durch den Momentanwert der am Halbleiterschalter 4-1 entstehenden Steuerspannung Vst71 bestimmt werden. Die erste Subschaltung 2g bestimmt aus dem Vergleich des Momentanwertes der Steuerspannung Vst71 und der Steuerspannungsschwelle Vstref71 den Zeitpunkt tk9, in dem der Stromanteil I9 abgeschaltet und der Stromanteil I10 zugeschaltet wird. Der Zeitpunkt tk9 entspricht funktionell etwa dem Zeitpunkt tk3 in den 10 und 11.
  • Dabei wird der in der ersten Mess- und Bewertungsschaltung 2h ermittelte Wert der Steuerspannungsschwelle Vstref71 um einen Bruchteil m4 (mit 0 < m4 < 1) seines Wertes verkleinert und der verkleinerte Wert mit der momentanen Steuerspannung Vst71 verglichen.
  • Der so ermittelte Zeitpunkt tk9, enthalten im ausgangsseitigen Signal Pk9 auf der Zeitpunktsignalleitung 25-2, ermöglicht es, die Stromanteile I9 und I10 bereits vor Erreichen der Steuerspannungsschwelle Vstref71 des Halbleiterschalters 4-1 ab- bzw. zuzuschalten, d.h. praktisch vorausschauend den Zeitbereich des Schaltvorganges, in dem die Stromkommutierung erfolgt, mit den Stromanteilen I7 und I8 zu steuern.
  • Das in der zweiten Subschaltung 2i erzeugte ausgangsseitige Signal Pk12 wird durch Vergleich der momentanen Steuerspannung Vst71 mit der um einen Bruchteil m3 der Steuerspannungsschweile Vstref71 vergrößerten Steuerspannungaschwelle Vstref71 gewonnen und schaltet die Teilstromquelle I8 schaltungsteilübergreifend zu, wenn die momentane Steuerspannung Vst71 größer als die vergrößerte Steuerspannungsschwelle Vstref71 ist.
  • Steuerndes zweites Schaltungsteil 2c: Es erfolgt die Bildung der Stromanteile I11 und I12. Die Stromanteile I11 und I12 werden einerseits durch die Programmierparameter k11 und k12 andererseits durch dem Momentanwert der am Halbleiterschalter 4-1 entstehenden Steuerspannung Vst71 bestimmt. Die zweite Subschaltung 2i bestimmt aus dem Vergleich des Momentanwertes der Steuerspannung Vst71 und der Steuerspannungsschwelle Vstref71 den Zeitpunkt tk12, in dem der Stromanteil I12 abgeschaltet wird. Der Zeitpunkt tk12 entspricht funktionell etwa dem Zeitpunkt tk6 in den 10 und 11.
  • Dabei wird die in der ersten Mess- und Bewertungsschaltung 2h ermittelte Steuerspannungsschwelle Vstref7x um einen Bruchteil m3 mit 0 ≤ m3 < 1 ihres Wertes vergrößert und der vergrößerte Wert mit dein momentanen Steuerspannungwert Vst71 verglichen.
  • Der ermittelte Zeitpunkt tk12, enthalten im ausgangsseitigen Signal Pk12 auf der zweiten Zeitpunktleitung 33-2, ermöglicht es, den Stromanteil I12 bereits vor Erreichen der Steuerspannungsschwelle Vstref71 des Halbleiterschalters 4-1 abzuschalten, d.h. praktisch vor Erreichen des Zeitbereiches des Schaltvorganges den Zeitbereich, in dem die Stromkommutierung erfolgt, mit dem Stromanteil I11 zu steuern.
  • Zweite Speicherschaltung 2d: In der zweiten Speicherschaltung 2d werden die Parameter k7, k8, k9, k10, kl1, k12 zur Programmierung der Stromanteile I7 bis I12 als Binärworte gespeichert.
  • Die 6 und 7, die über die Verbindungspunkte I, II, II, IV und V eine Gesamteinrichtung darstellen, zeigen in Verbindung mit 3 in einem Ausführungsbeispiel eine Steuerschaltung 20 in CMOS-Technologie für die Steuerung eines elektronisch kommutierten Motors (Dreipol) 5. Die Gesamteinrichtung wird durch die Spannungsquelle Vb = Vbat (Batteriespannung) gespeist. Die Motorströme werden durch n-Kanal-Leistungs-FETs geschaltet, wobei die Schalt-Transistoren 3-1, 3-2, 3-3 als High-Side-Schalter und die Schalt-Transistoren 4-1, 4-2, 4-3 als Low-Side-Schalter angeordnet sind. Die Steuerung der High-Side-Schalter 3-1, 3-2, 3-3 wird erfindungsgemäß durch die Erzeugung einer Steuerstromsumme in den Ansteuerschaltungen 1-1, 1-2, 1-3 realisiert, während die Ansteuerschaltungen 2-1, 2-2, 2-3 erfindungsgemäß die Erzeugung der Stromsumme zur Steuerung der Low-Side-Schalter 4-1, 4-2, 4-3 realisieren.
  • In 6 ist schematisch ein detaillierter Schaltplan der Ansteuerschaltung 1-1 mit Bauelementen zur Erzeugung des Steuerstroms IS = ISEHS, ISAHS für die Steuerelektrode des HS-Schalters 3-1 zum Einschalten und Ausschalten dargestellt.
  • Die Funktionsweise besteht darin, dass zur Steuerung des Einschaltvorgangs der High-Side-Schalter 3-x im Stromspiegel 1-8 ein Steuerstrom IS für die Steuerelektrode des High-Side- Schalters 3-x mit x = 1,2,3, ..., n zum Einschalten als eine Summe ISEHS der drei folgenden Stromanteile I1, I2, I3 gebildet wird:
    • a) I1 = k1 = konstant > 0,
    • b) I2 = k2·Vst6x für Vst6x > (Vstref6x + m1·Vstref6x) und I2 = 0 für Vst6x < ((Vstref6x + m1·Vstref6x) mit k2 > 0 und 0 ≤ m1 < 1,
    • c) I3 = k3 für Vst6x < (Vstref6x – m2·Vstref6x) und I3 = 0 für Vst6x > (Vstref6x – m2·Vstref6x) mit k3 > 0 und 0 < m2 < 1,
    wobei die Parameter k1 bis k3 wahlweise Variable oder Konstanten und die Terme mit den Bruchteilen m1, m2 auch als Festwerte aus der übergeordneten Programmier-Steuereinheit 10 abforderbar sind. Auf den Steuerstromanteil I4 wird verzichtet.
  • Die Stromsumme ISEHS wird dann mittels des Stromspiegels 1-8 auf den Stromspiegel 1e geleitet, welcher über die Steuersignalleitung 6-1 direkt die Steuerelektrode des High-Side-Schalters 3-1 bis auf eine Spannung VDHS = Vbat + Vp (mit Vp ca. 10 Volt) aufateuert.
  • Die Mess- und Bewertungsschaltung 1h zur Bestimmung und Speicherung des Wertes der Steuerspannungsschwelle Vstref61 der High-Side-Schalter arbeitet in dieser Steuerschaltung 20 wie folgt:
    Der Schaltungsteil 1-17 prüft mittels der Konstellation die Signale IN1-1, die Knotenspannung V1 und die Spannung an der Steuerelektrode V6-1, ob ein Schaltvorgang ausgeführt wird, der geeignet ist, die Steuerspannungsschwelle Vstref61 zu bestimmen und gibt mit dem Signal 1-18 bei positivem Prüfergeb nis eine derartige Bestimmung frei. Die Bestimmung der Steuerspannungsschwelle Vstref61 wird mittels des schnellen Komparators 1-16, der die Spannungen V1 und Vref1 vergleicht, und einer damit gesteuerten Sampel & Hold Schaltung realisiert. Der Wert der Steuerspannungsschwelle Vstref61 kann mittels eines ADC – Analog-Digital-Wandlers – und zugehöriger Register gespeichert werden und über einen DAC – Digital-Analog-Wandler – wieder als Analogspannungswert bereitgestellt werden, wobei eine Zeitverzögerung von mindestens einer Schalttaktperiodendauer erzeugt wird. Der so ermittelte Wert kann im nächsten Schaltvorgang wirksam werden. In der Steuerschaltung wird der verkleinerte Wert (Vstref61 – m2·Vstref61) durch einen Spannungsteiler bereitgestellt und dem Komparator 1-03 als Referenzspannung zugeführt. Der Komparator 1-03 kann nun über das AND-Gatter alle Schalter 1-3 öffnen, sobald die Steuerspannung V6-1 = Vst61 diese Referenzspannung überschreitet, und somit den Stromanteil I3 abschalten.
  • Der Stromanteil I2 wird in gleicher Weise zugeschaltet, sobald die Steuerspannung V6-1 die Steuerspannungsschwelle Vstref61 überschreitet. Wenn die Stromanteile I2 und I3 zugeschaltet sind, wird deren Wert durch die jeweils zugeordneten programmierten Registerinhalte bestimmt, die die Schalter 1-3 und 1-4 steuern. Der Stromanteil I2 wird darüber hinaus noch proportional zur Steuerspannung vergrößert. In der Steuerschaltung wird also 0 < m1 < 1 und m2 = 0 gewählt; wodurch die erfindungsgemäße Verkleinerung des Steuerstromes IS bereits zeitlich vor Erreichen der Schwellenspannung des Halbleiterspeichers 3-1 erreicht wird.
  • Der Stromanteil I1 wird über die Schalter 1-5 programmiert und während des gesamten Einschaltvorganges aufrecht erhalten, er dient dem sicheren Einschalten und bestimmt das Steuerstromniveau im Stromsteuerminimum während des Durchlaufene der Schwellenspannung des Halbleiterschalters 3-1.
  • Zur Steuerung des Ausschaltvorgangs der High-Side-Schalter 3-x wird im Stromspiegel 1f der Steuerstrom iss für die Steuerelektrode eines HS-Schalters 3-x zum Ausschalten als eine Summe der folgenden Stromanteile I5, I6 gebildet:
    • e) I5 = k5 = konstant > 0
    • f) I6 = k6·Vst6x für Vst6x > (Vstref6x + m1·Vstref6x) und I6 = 0 für Vst6x < (Vstref6x + m1·Vstref6x),
    wobei die Parameter k5 und k6 wahlweise Variable oder Konstanten und die Terme mit den Bruchteilen m1, m2 auch als Festwerte aus der übergeordneten Programmier-Steuereinheit 10 abforderbar sind.
  • Die Stromsumme ISAHS wird direkt über den Stromspiegel 1f von der Steuerelektrode des High-Side-Schalters 3-x nach Masse geleitet, wodurch der High-Side-Schalter 3-x ausgeschaltet wird. Das Ausschalten wird durch die High-low-Flanke des Ein-/Ausschaltsignals IN1-1, welches den Schalter 1-15 hochohmig schaltet, gestartet, während die Low-high-Flanke des Ein/Ausschaltsignals IN1-1 über den Inverter 1-10 das Einschalten des High-Side-Schalters 3-x einleitet, indem der Schalter 1-9 hochohmig geschaltet wird.
  • Zur Steuerung des Einschaltvorgangs der Low-Side-Schalter 4-x wird im Stromspiegel 2-8 der Steuerstrom ISELS für die Steuerelektrode eines Low-Side-Schalters 4-x mit x = 1,2,3, ... zum Einschalten als eine Summe der drei folgenden Stromanteile I7, I8, I9 gebildet:
    • g) I7 = k7 = konstant > 0,
    • h) I8 = k8·Vst7x für Vst7x > (Vstref7x + m3·Vstref7x) und I8 = 0 für Vst7x < (Vstref7x + m3·Vstref7x) mit k8 > 0 und 0 ≤ m3 < 1,
    • i) I9 = k9 für Vst7x < (Vstref7x – m4·Vstref7x) und I9 = 0 für Vst7x > (Vstref7x – m4·Vstref7x) mit k9 > 0 und 0 < m4 < 1,
    wobei die Parameter k7, k8, k9 wahlweise Variable oder Konstanten und die Terme mit den Bruchteilen m3, m4 auch als Festwerte aus der übergeordneten Programmier-Steuereinheit 10 abforderbar sind. Auf den Steuerstromanteil I10 wird verzichtet.
  • Das Zu- und Abschalten der Ströme I8 und I9 sowie die Bestimmung der Steuerspannungsschwelle Vstref71 erfolgt in gleicher Weise wie bei der Steuerung der Ströme I2 und I3 in der Ansteuerschaltung 1-1 des High-Side-Schalters 3-1, wobei aber die Referenzspannung Vref11 für die Ansteuerschaltung 2-1 des Low-Side-Schalters 4-1 gleich oder nahe der Versorgungsspannung Vb gelegt wird, während er bei der Ansteuerschaltung 1-1 des High-Side-Schalters 3-1 gleich oder nahe Null ist.
  • Zur Steuerung des Ausschaltvorgangs der Low-Side-Schalter 4-x wird im Stromspiegel 2f der Steuerstrom ISALS für die Steuerelektrode eines Low-Side-Schalters 4-x mit x = 1,2,3, zum Ausschalten als eine Summe der folgenden zwei Stromanteile I11, I12 gebildet:
    • l) I11 = k11 = konstant > 0,
    • m) I12 = k12·Vst7x für Vst7x > (Vstref7x + m3·Vstref7x) und I12 = 0 für Vst7x < (Vstref7x + m3·Vstref7x),
    wobei die Parameter k11, k12 wahlweise Variable oder Konstanten und die Terme mit den Bruchteilen m3 auch als Festwerte aus der übergeordneten Programmier-Steuereinheit 10 abforderbar sind.
  • Die Stromsumme ISALS wird direkt über den Stromspiegel 2f von der Steuerelektrode des Low-Side-Schalters 4-1 über die Steuersignalleitung 7-1 nach Masse geleitet, wodurch der Low-Side-Schalter 4-1 ausgeschaltet wird. Das Ausschalten wird durch die High-low-Flanke des Ein-/Ausschaltsignals IN2-1, welches einen Schalter 2-15 hochohmig schaltet, gestartet, während die Low-high-Flanke des Ein-/Ausschaltsignals IN2-1 über den Inverter 2-10 das Einschalten des Low-Side-Schalters 4-1 einleitet, indem ein Schalter 2-9 hochohmig geschaltet wird. Die Ansteuerung der Ansteuerschaltung (des Low-Side-Treibers) 2-1 sichert gleichzeitig ein querstromfreies Schalten im Pfad VDLS-2e-Ausgang(out)-2f-Masse.
  • Die Programmiereingänge P1-1 bzw. P2-1 werden durch die Adress-, Daten- und Steuerleitungen zum Schreiben und Lesen der Speicherschaltungen (Register) 1d bzw. 2d gebildet.
  • Die Funktionen der Teilschaltungen der Ansteuerschaltung 2-x zur Steuerung der/des Low-Side-Schalter/s 4-x sind in analoger Weise zur Ansteuerschaltung 1-x ausgeführt, wobei die low-side-bezogene Dimensionierung und der direkte Massebezug der Steuerspannung Vst7x dementsprechende Ausbildungen der Teilschaltungen erfordern.
  • Zur Verringerung der Verlustleistung der Gesamteinrichtung ist es möglich, nach Durchlaufen der jeweiligen Schaltflanke der Knotenspannung V1 alle Stromanteile abzuschalten, indem z.B. alle Schalter 2-3, 2-5 und 2-13, 2-14 geöffnet werden und gleichzeitig jeweils ein weiterer Schalter vom Ausgang out nach VDLS bzw. vom Ausgang out nach Masse (nicht eingezeichnet) stromfrei zugeschaltet wird. Ein analoges Vorgehen ist für die Ansteuerschaltung 1-1 möglich.
  • Den Halbleiterschaltern 3-x und 4-x können Dioden parallel geschaltet sein, wenn der Verbraucher 5 einen erheblichen induktiven Anteil enthält. Die Dioden übernehmen unmittelbar nach Beginn des Ausschaltens des anderen am selben Verbraucher-Knoten Vx angeschlossenen Halbleiterschalters den Strom als Freilaufdiode und können nach dem vollständigen Ausschalten des aktiv schaltenden Schalters auch durch Einschalten des parallel dazu liegenden Halbleiterschalters in ihrer Wirkung ersetzt werden bis der Strom durch diesen Halbleiterschalter zu Null geworden ist. Induktivitätsbehaftet kann ein Verbraucher 5 auch auf Grund von ungewollten, parasitären Induktivitäten in der Gesamteinrichtung sein, wie sie z.B. durch Kabel bzw. Verbindungsleitungen gebildet werden.
  • In 8 sind Spannungsverläufe eines nicht EMV-optimierten Schaltungsvorgangs mit erheblichen hochfrequenten Störungen St auf der Steuerspannung V6-1 und der Knotenspannung V1 dargestellt, nachdem zum Zeitpunt tE die Stromkommutierung ausgelöst worden ist.
  • In 9 sind Spannungsverläufe der Steuerspannung V6-1 und der Knotenspannung V1 mit der erfindungsgemäßen Steuerschal tung 1 mit einem EMV-optimierten Verhalten infolge des wie oben beschriebenen Steuerstroms ISEHS, der der Steuerelektrode des Halbleiters 3-1 zugeführt wird, ohne Störungsschwingungen dargestellt.
  • In 10 sind die Zeitverläufe der Steuerspannung V6-1 auf der Steuersignalleitung 6-1, der Knotenspannung V1 am Verbraucher 5 sowie des Ein/Ausschaltsignals IN1-1 dargestellt.
  • In 11 ist der zu 10 parallele Zeitverlauf des Steuerstroms IS = I6-1, d.h. des Steuerstroms ISEHS beim Einschalten und des Steuerstroms ISAHS beim Ausschalten, auf der Steuersignalleitung 6-1 am Ausgang der Ansteuerschaltung 1-1 für einen High-Side-Schalter 3-1, stellvertretend für alle Ansteuerschaltungen 1-x und High-Side-Schalter 3-x, dargestellt.
  • Die 10 und 11 werden im Folgenden gemeinsam betrachtet. Der Einschaltzeitpunkt tE vor der Stromkommutierung wird durch das Ein/Ausschaltsignal IN1-1 in 10 vorgegeben. Kurz darauf beginnen die Steuerspannung V6-1 und der Einschaltsteuerstrom ISEHS auf der Steuersignalleitung 6-1 des Halbleiterschalters 3-1 zu steigen, wie in 11 gezeigt ist, wobei der maximale Steuerstrom ISEHS sich aus den beiden Stromanteilen I1 + I2 bildet. Der Steuerstrom ISEHS wird zum Zeitpunkt tk3 auf ein Minimum – auf den Stromanteil I1 – verringert und hat damit bereits vor Beginn der Stromkommutierung den niedrigsten Wert I1. Die Stromkommutierung beginnt im Bereich zwischen den Zeitpunkten tk3 und tV1 und ist vor dem Zeitpunkt tk2, an dem der Steuerstrom ISEHS mit den Stromanteilen I1 + I2 beginnt zu steigen, im Wesentlichen wieder abgeschlossen. Dadurch entstehen keine elektromagnetischen Störungsschwingungen, wie sie in 8 als Stand der Technik gezeigt sind. Zum Zeitpunkt tV1, hat die Knotenspannung V1 am Verbraucher 5 den Wert Null und dient dort zur Bestimmung der Referenzsteuerspannung Vstref61 auf der Spannungskurve V6-1 in Verbindung mit dem aus der Pro grammier-Steuereinheit 10 vorgegebenen Referenzspannungswert Vref1.
  • Die gleiche Situation tritt bei dem Ausschaltvorgang auf. Der Ausschaltvorgang wird in 10 mit dem Signal IN1-1 zum Zeitpunkt tA gestartet. Der Steuerstrom ISAHS steigt auf ein absolutes Maximum mit den Stromanteilen I5 + I6 und verringert sich dann auf den minimalen Stromanteil I5. Die Stromkommutierung beginnt etwa zum Zeitpunkt tk6. Während der Stromkommutierung liegt damit der geringe Steuerstrom I5 vor, so dass auch hier keine nachträglichen Störungsschwingungen auftreten können.
  • Eine analoge Situation ist in den Ansteuerschaltungen 2-x für die Low-Side-Schalter 4-x gegeben, deren wesentliche Zeitpunkte tk9 und tk12, die weitgehend den Zeitpunkten tk3 und tk6 entsprechen, darstellen.
    • 1
    erste Steuerschaltung
    1-1
    erste Ansteuerschaltung
    1a
    erste Steuersignalschaltung
    1b
    erstes Schaltungsteil zum Einschalten
    1c
    zweite Schaltungsteil zum Ausschalten
    1d
    erste Speicherschaltung
    1e
    erste steuernde Stromquelle
    1f
    zweite steuernde Stromquelle
    1g
    erste Subschaltung
    1h
    erste Mess- und Bewertungsschaltung
    2-1
    zweite Ansteuerschaltung
    2a
    zweite Steuersignalschaltung
    2b
    erstes steuerndes Schaltungsteil zum Einschalten
    2c
    zweites steuerndes Schaltungsteil zum Ausschalten
    2d
    zweite Speicherschaltung
    2e
    erste steuernde Stromquelle
    2f
    zweite steuernde Stromquelle
    2g
    erste Subschaltung
    2h
    zweite Mess- und Bewertungsschaltung
    2i
    zweite Subschaltung
    3-x
    Halbleiterschalter
    4-x
    Halbleiterschalter
    5
    Verbraucher, Motor
    6-x
    Steuersignalleitung
    7-x
    Steuersignalleitung
    10
    Programmier-Steuereinheit
    11-1
    erste Knotenspannungsleitung
    11-2
    zweite Knotenspannungsleitung
    11-3
    dritte Knotenspannungsleitung
    12-x
    Ausgangsleitung der übergeordneten
    Programmier-Steuereinheit
    13-x
    Ausgangsleitung der übergeordneten
    Programmier-Steuereinheit
    14-x
    Ausgangsleitung der übergeordneten
    Programmier-Steuereinheit
    15-x
    Rücksignalleitung
    16-1
    Daten- und Steuerleitungen
    17-1
    Daten- und Steuerleitungen
    18
    zweite Steuerschaltung
    19
    H-Brücke
    20
    dritte Steuerschaltung
    21
    B6-Brücke
    22
    erste Halbbrücke
    23
    zweite Halbbrücke
    24
    dritte Halbbrücke
    25-1
    erste Zeitpunktsignalleitung
    26
    Teilstromquelle
    27
    Teilstromquelle
    28
    Teilstromquelle
    29
    Teilstromquelle
    30
    Teilstromquelle
    31
    Teilstromquelle
    32-1
    erste Summationsleitung
    33-1
    zweite Zeitpunktsignalleitung
    34-1
    zweite Summationsleitung
    35
    Teilstromquelle
    36
    Teilstromquelle
    37
    Teilstromquelle
    38
    Teilstromquelle
    39
    Teilstromquelle
    40
    Teilstromquelle
    1-8
    Stromspiegel
    1-15
    Schalter
    1-10
    Inverter
    1-9
    Schalter
    2-15
    Schalter
    2-10
    Inverter
    2-9
    Schalter
    2-1
    Low-Side-Treiber
    2-3
    Schalter
    2-4
    Schalter
    2-5
    Schalter
    2-13
    Schalter
    2-14
    Schalter
    I1
    Stromanteil
    I2
    Stromanteil
    I3
    Stromanteil
    I4
    Stromanteil
    I5
    Stromanteil
    I6
    Stromanteil
    I7
    Stromanteil
    I8
    Stromanteil
    I9
    Stromanteil
    I10
    Stromanteil
    I11
    Stromanteil
    I12
    Stromanteil
    Vst6x
    Steuerspannung an der Steuerelektrode
    Vst7x
    Steuerspannung an der Steuerelektrode
    Vstref6x
    Steuerspannungsschwelle
    Vstref7x
    Steuerspannungsschwelle
    Vstref61
    Steuerspannungsschwelle
    Vstref71
    Steuerspannungsschwelle
    Vb
    Batteriespannung
    Vx
    Knotenspannung am Verbraucher
    Vrefxx
    Referenzspannung
    Vrefx
    Referenzspannung
    k1
    Programmierparameter
    k2
    Programmierparameter
    k3
    Programmierparameter
    k4
    Programmierparameter
    k5
    Programmierparameter
    k6
    Programmierparameter
    k7
    Programmierparameter
    k8
    Programmierparameter
    k9
    Programmierparameter
    k10
    Programmierparameter
    k11
    Programmierparameter
    k12
    Programmierparameter
    P1-x
    Eingang für Programmierparameter
    P2-x
    Eingang für Programmierparameter
    IN1-x
    Ein-/Ausschaltsignaleingang
    IN2-x
    Ein-/Ausschaltsignaleingang
    VDHS
    Spannung
    VDLS
    Spannung
    Pk3
    Signal
    Pk2
    Signal
    Pk6
    Signal
    Pk9
    Signal
    Pk12
    Signal
    tE
    Einschaltzeitpunkt
    tA
    Ausschaltzeitpunkt
    tk
    Zeitpunkt
    IS
    Steuerstrom im Allgemeinen an der Steuerelektrode
    ISEHS, ISAHS
    Eingangsstrom der Steuerelektrode am HS-Schalter
    ISELS, ISALS
    Eingangsstrom der Steuerelektrode am LS-Schalter

Claims (16)

  1. Steuerschaltung zum Betreiben geschalteter elektrischer Verbraucher, die zwischen einem positiven Versorgungspotential und mieses angeordnet sind, mit mindestens einem Halbleiterschalter, dem eine Ansteuerschaltung einschließlich einer Steuersignalübergabeschaltung zugeordnet ist, die ausgangsseitig über eine Steuersignalleitung zur Weiterleitung eines Steuerstromes IS mit der Steuerelektrode des Halbleiterschalters verbunden ist, wobei der Ansteuerschaltung eine übergeordnete Programmier-Steuereinheit vorgeschaltet ist und eingangsseitig eine vom Verbraucher aus verlaufende Knotenspannungsieitung zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansteuerschaltung (1-x, 2-x, mit x = 1,2, 3, ..., n) des Halbleiterschalters (3-x, 4-x) eine Mess- und Bewertungsschaltung (1h, 2h) zugeordnet ist, die eingangsseitig mit der eine Knotenspannung Vx aufweisenden Knotenspannungsleitung (11-x) und mit einer mit der Steuersignalleitung (6-x, 7-x) verbundenen, eine Steuerspannung Vst6x, Vst7x aufweisenden Rücksignalleitung (15-x) sowie über eine Leitung (14-x) zur Übermittlung einer Referenzspannung Vrefx, Vrefxx seit der übergeordneten Programmier-Steuereinheit (10) derart in Verbindung steht, dass die Mess- und Bewertungsschaltung (1h, 2h) ein Steuerspannungsschwellensignal Vstreff6x, Vstref7x erzeugt, das ausgangsseitig über eine Steuerspannungsschwellenleitung (17-x) zumindest an die Steuersignalübergabeschaltung (1a, 2a) weiterleitbar und damit ein einer Stromkommutierung am Verbraucher (5) vorgelagerter Zeitpunkt zur Auslösung der Minimierung des Steuerstroms IS auf der Steuersignalleitung (6-x, 7-x) einstellbar ist.
  2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerschaltung (1-x, 2-x) – die Steuersignalübergabeschaltung (1a, 2a), die ein Paar den Schaltzustand des Halbleiterschalters (3-x, 4-x) steuernde, gesteuerte Stromquellen (1e, 1f, 2e, 2f) enthält, die ausgangsseitig über die Steuersignalleitung (6-x, 7-x) mit der Steuerelektrode des Halbleiterschalters (3-x, 4-x) verbunden sind, – zwei steuernde Schaltungsteile (1b, 1c, 2b, 2c), von denen das jeweils erste Schaltungsteil (1b, 2b) ausgangsseitig mit der jeweils erstem Stromquelle (1e, 2e) und das jeweils zweite Schaltungsteil (1c, 2c) ausgangsseitig mit der jeweils zweiten Stromquelle (1f, 2f) verbunden sind, und – eine Speicherschaltung (1d, 2d), die eingangsseitig mit der übergeordneten Programmier-Steuereinheit (10) über eine Leitung (12-x) zur Übermittlung von Programmierparametern k, die zur Ausbildung von Stromanteilen für die Bildung des Steuerstroms IS für die Steuerelektrode des Halbleiterschalters (3-x, 4-x) dienen, verbunden ist und die ausgangsseitig mit den steuernden Schaltungsteilen (1b, 1c, 2b, 2c) über Daten- und Steuerleitungen (16-1, 16-2, 17-1, 17-2) in Verbindung steht, enthält.
  3. Steuerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mess- und Bewertungsschaltung (1h, 2h) eingangsseitig sowohl mit der Leitung (14-x) zur Übermittlung der Re ferenzspannung Vrefx, Vrefxx als auch mit einer Ein/Ausschalt-Steuerleitung (13-x), mit der Knotenspannungsleitung (11-x) sowie mit der Steuersignalleitung (6-x; 7-x) zur Steuerelektrode des Halbleiterschalters (3-x; 4-x) über die die Steuerspannung Vst6x, Vst7x aufweisende Rücksignalleitung (15-x) verbunden ist, wobei die Mess- und Bewertungsschaltung (1h; 2h) ausgangsseitig über die Steuerspannungsschwellenleitung (17-x) zur Übermittlung des darin erzeugten Steuerspannungsschwellensignals Vstref6x; Vstref7x an die steuernden Schaltungsteile (1b, 1c; 2b, 2c) an Verindung steht.
  4. Steuerschaltung nach vorhergehendem Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass Verbindungen seitens der Rücksignalleitung (15-1; 15-2) mit den Eingängen der steuernden Schaltungsteile (1b, 1c; 2b, 2c) vorhanden sind.
  5. Steuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die steuernden Schaltungsteile (1b, 1c, 2b, 2c) Subschaltungen (1g, 1i, 2g, 2i) enthalten, wobei die erste Subschaltung (1g, 2g) des steuernden ersten Schaltungsteils (1b, 2b) eingangsseitig mit der Mess- und Bewertungsschaltung (1h, 2h) über die Steuerspannungsschwellenleitung (17-x) sowie mit der Rücksignalleitung (15-x) und der Ein-/Ausschalt-Steuerleitung (13-x) verbunden sowie ausgangsseitig aber eine erste Zeitpunktsignalleitung (25-x) an zwei Teilstromquellen (26, 27, 37, 38) angeschlossen ist und wobei die zweite Subschaltung (1i, 2i) des steuernden zweiten Schaltungsteils (1c, 2c) eingangsseitig mit der Mess- und Bewertungs schaltung (1h, 2h) über die Steuerspannungsschwellenleitung (17-x) sowie mit der Rücksignalleitung (15-x) und der Ein- /Ausschalt-Steuerleitung (13-x) verbunden und ausgangsseitig über eine zweite Zeitpunktsignalleitung (33-x) an eine Teilstromquelle (31, 40) angeschlossen ist und wobei die zweite Zeitpunktsignelleitung (33-x) an eins Teilstromquelle (28, 36) des steuernden ersten Schaltungsteils (1b, 2b) schaltungsteilübergreifend abgezweigt geführt ist.
  6. Verfahren zum Betreiben geschalteter elektrischer Verbraucher, die zwischen einem positiven Versorgungspotential und Masse angeordnet sind, mit mindestens einem Halbleiterschalter, dem eine Ansteuerschaltung einschließlich einer Steuersignalübergabeschaltung zugeordnet ist, die ausgangsseitig über eine Steuersignalleitung zur Weiterleitung eines Steuerstromes IS mit der Steuerelektrode des Halbleiterschelters verbunden ist, wobei der Ansteuerschaltung eine übergeordnete Programmier-Stauereinheit vorgeschaltet ist und eingangsseitig eine vom Verbreucher aus verlaufende Knotenspannungsleitung zur Steuerung von zwei Stromquellen in der Steuersignalübergabeschaltung zugeführt ist, mit einer Steuerschaltung nach vorhergehenden Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerschaltung (1-x; 2-x) ein eabgezweigtes, rückgeführtes Steuerspannungssignal Vst6x, Vst7x von der Steuerelektrode des Halbleiters (3-x, 4-x, mit x = 1,2,3, ... n) zur zusätlichen Steuerung der steuernden Stromquellen (1e, 1f; 2e, 2f) derart erhält, dass eine zeitvorlaufende Operation vorgeshen wird, bei der das Schaltverhalten aus einem vorausgegengenen Schaltvorgang für den aktuell auszuführenden Schaltvorgang genutzt wird und dabei die Steuer stromverkleinerung bereits zeitlich vor beginn der Stromkommutierung eingeleitet wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerstrom IS = ISEHS, ISAHS, ISALS des jeweils aktiv schaltenden Halbleiterschalters (3-x, 4-x) bzw. die Steuerströme der jeweils aktiv schaltenden Halbleiterschalter (3-x, 4-x) durch die eigene Steuerspanung Vst6x, Vst7x des Halbleiterschalters (3-x, 4-x) oder einer von dieser Spannung bzw. diesen Spannungen abgeleiteten Größe bzw. Größen gesteuert wird bzw. werden, dass dessen bzw. deren innere zum Schalten erforderlichen Ladungsträgerinjektions- bzw. extraktions- und Rekombinationszeitabläufe insbezondere im Zeitabschnitt des Stromübernahme nur so schnell ablaufen, dass die Gesamteinrichtung, bestehend aus Verbraucher (5) und aus Steuerschaltung (1, 18, 20), störarm bleibt und in den übrigen Zeitintervallen des Schaltvorgangs deutlich schneller esfolgt, um die gesamte Dauer des Schaltvorgangs gering zu halten und damit die Schaltverluste zu optimieren.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine zeitvorlaufende Operation zur Verkleinerung des Steuerstromes IS = ISEHS, ISELS beim Einschalten des Halbleiterschalters (3-x, 4-x) bereits vor Erreichen des Stromkommutierungsvorganges im Verbraucher (5) vorgenommen wird, indem während eines vorangegangenenSchaltvorganges die Steuerspannungsschwelle Vstref6x; Vstref7x des Halbleiterschalters (3-x, 4-x) ermittelt und gespeichert wird, wobei die ermittelte Steuerspannungsschwelle Vstref6x; Vstref7x um einen Bruchteil m (0 < m < 1) ihres Wertes verringert wird und mit Erreichen der verringerten Steuerspannungsschwelle durch die Steuerspannung Vst6x, Vst7x ein Steuerstromanteil während des aktuellen Schaltvorganges abgeschaltet wird, wobei die verringerte Steuerspannungsschwelle einer Steuerspannung Vst6x, Vst7x entspricht, bei der der Halbleiterschalter (3-x, 4-x) noch nicht durchgeschaltet ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass je nach verwendetem Halbleiterschalter (3-x, 4-x) eine Vergrößerung der Steuerspannungsschwelle Vstref6x, Vstref7x vorgenommen wird, wenn die dazu gehörige größere Steuerspannung Vst6x, Vst7x einem noch nicht durchgeschalteten Arbeitspunkt der Halbleitercharakteristik entspricht.
  10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine zeitvorlaufende Operation zur Verkleinerung des Steuerstromes IS = ISAHS, ISALS beim Ausschalten des Halbleiterschalters (3-x, 4-x) bereits vor Erreichen des Stromkommutierungsvorganges im Verbraucher (5) vorgenommen wird, indem während eines vorangegangenen Schaltvorganges die Steuerspannungsschwelle Vstref6x, Vstref7x des Halbleiterschalters (3-x, 4-x) ermittelt und gespeichert wird, wobei die ermittelte Steuerspannungsschwelle Vstref6x, Vstref7x um einen Bruchteil m (0 ≤ m < 1) ihres Wertes vergrößert wird und mit Erreichen der vergrößerten Steuerspannungsschwelle durch die Steuerspannung Vst6x, Vst7x ein Steuerstromanteil während des aktuellen Schaltvorganges abgeschaltet wird, wobei die vergrößerte Steuerspannungsschwelle einer Steuerspannund Vst6x, Vst7x des halbleiterschalterd (3-x, 4-x) entspricht, bei der der Halbleiterschalter (3-x, 4-x) noch durchgeschaltet ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass je nach verwendetem Halbleiterschalter (3-x, 4-x) eine Verkleinerung der Steuerspannungsschwelle Vstref6x, Vstref7x vorgenommen wird, wenn die dazu gehörige kleinere Steuerspannung Vst6x,Vst7x einem noch durchgeschalteten Arbeitspunkt der Halbleiterschaltercharakteristik entspricht.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerstrom IS = ISEHS für die Steuerelektrode eines High-Side-Schalters (3-x; mit x = 1,2,3, ..., n) zum Einschalten als eine Summe von mindestens zwei der folgenden Stromanteile I1, I2, I3, I4 gebildet wird: a) I1 = k1 = konstant > 0, b) I2 = k2·Vst6x für Vst6x > (Vstref6x + m1·Vstref6x) und I2 = 0 für Vst6x < ((Vstref6x + m1·Vstref6x) mit k2 > 0 und 0 ≤ m1 < 1, c) I3 = k3 für Vst6x < (Vstref6x – m2·Vstref6x) und I3 = 0 für Vst6x > (Vstref6x – m2·Vstref6x) mit k3 > 0 und 0 < m2 < 1, d) I4 = –k4 = konstant < 0 für Vst6x > (Vtref6x – m2·Vstref6x), wobei die Parameter k1 bis k4 wahlweise Variable oder Konstanten und die Terme mit den Bruchteilen m1, m2 auch als Festwerte aus der übergeordneten Programmier-Steuereinheit (10) abforderbar sind.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerstrom IS = ISAHS für die Steuerelektrode eines High-Side-Schalters (3-x) zum Ausschalten als eine Summe der folgenden Stromanteile I5, I6 gebildet wird: e) I5 = k5 = konstant > 0, f) I6 = k6·Vst6x für Vst6x > (Vstref6x + m1·Vstref6x) und I6 = 0 für Vst6x < (Vstref6x + m1·Vstref6x), wobei die Parameter k5 und k6 wahlweise Variable oder Konstanten und die Terme mit den Bruchteilen m1 auch als Festwerte aus der übergeordneten Programmier-Steuereinheit (10) abforderbar sind.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerstrom IS = ISELS für die Steuerelektrode eines Low-Side-Schalters (4-x; mit x = 1,2,3, ..., n) zum Einschalten als eine Summe von mindestens zwei der folgenden Stromanteile I7, I8, I9, I10 gebildet wird: g) I7 = k7 = konstant > 0, h) I8 = k8·Vst7x für Vst7x > (Vstref7x + m3·Vstref7x) und I8 = 0 für Vst7x < (Vstref7x + m3·Vstref7x) mit k8 > 0 und 0 ≤ m3 < 1, i) I9 = k9 für Vst7x < (Vstref7x – m4·Vstref7x) und I9 = 0 für Vst7x > (Vstref7x – m4·Vstref7x) mit k9 > 0 und 0 < m4 < 1, k) I10 = –k10 = konstant für Vst7x > (Vstref7x – m4·Vstref7x), wobei die Parameter k7, k8, k9, k10 wahlweise Variable oder Konstanten und die Terme mit den Bruchteilen m3, m4 auch als Festwerte aus der übergeordneten Programmier-Steuereinheit (10) abforderbar sind.
  15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerstrom IS = ISALS für die Steuerelektrode eines Low-Side-Schalters (4-x) zum Ausschalten als eine Summe von folgenden zwei Stromanteilen I11, I12 gebildet wird: l) I11 = k11 = konstant > 0, m) I12 = k12·Vst7x für Vst7x > (Vstref7x + m3·Vstref7x) und I12 = 0 für Vst7x < (Vstref7x + m3·Vstref7x), wobei die Parameter k11, k12 wahlweise Variable oder Konstanten und die Terme mit den Bruchteilen m3 auch als Festwerte aus der übergeordneten Programmier-Steuereinheit (10) abforderbar sind.
  16. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter k mit k1 bis k12 aufeinander abgestimmt sind.
DE200410055358 2004-11-05 2004-11-05 Steuerschaltung und Verfahren zum Betreiben elektrischer Verbraucher Expired - Fee Related DE102004055358B3 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200410055358 DE102004055358B3 (de) 2004-11-05 2004-11-05 Steuerschaltung und Verfahren zum Betreiben elektrischer Verbraucher

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200410055358 DE102004055358B3 (de) 2004-11-05 2004-11-05 Steuerschaltung und Verfahren zum Betreiben elektrischer Verbraucher

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102004055358B3 true DE102004055358B3 (de) 2005-12-01

Family

ID=35267635

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200410055358 Expired - Fee Related DE102004055358B3 (de) 2004-11-05 2004-11-05 Steuerschaltung und Verfahren zum Betreiben elektrischer Verbraucher

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102004055358B3 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012001687A1 (de) * 2012-01-26 2013-08-01 Trimos Gmbh Verfahren und Anordnung zur Messung der Schwellenspannung von wenigstens zwei leistungselektronischen Stellgliedern unter Last während des laufenden Betriebs
EP3261254A1 (de) * 2016-06-22 2017-12-27 Renesas Electronics Corporation Antriebsvorrichtung und stromversorgungssystem

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3730503A1 (de) * 1987-09-11 1989-03-30 Walter Marks Gleichstrom-steuerschaltung
DE4013997A1 (de) * 1990-05-01 1991-11-07 Michael Riedel Transformatoren Gleichstrom-steuerschaltung
DE4413546A1 (de) * 1994-04-19 1995-10-26 Walter Marks Gleichstrom-Steuerschaltung
US6147545A (en) * 1994-03-08 2000-11-14 Texas Instruments Incorporated Bridge control circuit for eliminating shoot-through current
WO2000079683A1 (de) * 1999-06-18 2000-12-28 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zum betreiben einer last
US6271709B1 (en) * 1998-12-03 2001-08-07 Hitachi, Ltd Gate drive circuit of voltage drive switching element
DE10137752C1 (de) * 2001-08-01 2002-12-12 Siemens Ag Vorrichtung zur Ansteuerung eines Schaltelements und zugehöriges Betriebsverfahren
DE10143432C1 (de) * 2001-09-05 2003-02-27 Daimler Chrysler Ag Treiberschaltung und Ansteuerverfahren für einen feldgesteuerten Leistungsschalter

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3730503A1 (de) * 1987-09-11 1989-03-30 Walter Marks Gleichstrom-steuerschaltung
DE4013997A1 (de) * 1990-05-01 1991-11-07 Michael Riedel Transformatoren Gleichstrom-steuerschaltung
US6147545A (en) * 1994-03-08 2000-11-14 Texas Instruments Incorporated Bridge control circuit for eliminating shoot-through current
DE4413546A1 (de) * 1994-04-19 1995-10-26 Walter Marks Gleichstrom-Steuerschaltung
EP0756782B1 (de) * 1994-04-19 1997-12-17 Walter Marks Gleichstrom-steuerschaltung
US6271709B1 (en) * 1998-12-03 2001-08-07 Hitachi, Ltd Gate drive circuit of voltage drive switching element
WO2000079683A1 (de) * 1999-06-18 2000-12-28 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zum betreiben einer last
DE10137752C1 (de) * 2001-08-01 2002-12-12 Siemens Ag Vorrichtung zur Ansteuerung eines Schaltelements und zugehöriges Betriebsverfahren
DE10143432C1 (de) * 2001-09-05 2003-02-27 Daimler Chrysler Ag Treiberschaltung und Ansteuerverfahren für einen feldgesteuerten Leistungsschalter

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012001687A1 (de) * 2012-01-26 2013-08-01 Trimos Gmbh Verfahren und Anordnung zur Messung der Schwellenspannung von wenigstens zwei leistungselektronischen Stellgliedern unter Last während des laufenden Betriebs
DE102012001687B4 (de) 2012-01-26 2020-01-16 Dmos Gmbh Verfahren und Anordnung zur Messung der Schwellenspannung von wenigstens zwei leistungselektronischen Stellgliedern unter Last während des laufenden Betriebs
EP3261254A1 (de) * 2016-06-22 2017-12-27 Renesas Electronics Corporation Antriebsvorrichtung und stromversorgungssystem
US20170373676A1 (en) * 2016-06-22 2017-12-28 Renesas Electronics Corporation Drive device and power supply system
US10333509B2 (en) 2016-06-22 2019-06-25 Renesas Electronics Corporation Drive device and power supply system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2116857A1 (de) Verfahren und Einrichtung zum Erfassen einer Strompolarität innerhalb eines getakteten Brückenzweiges
DE102015220854A1 (de) Elektrische Anordnung und Verfahren zum Ansteuern wenigstens zweier Elektromotoren
DE102007052143A1 (de) Halbleitervorrichtung
DE102005001703A1 (de) Elektrische Servolenkvorrichtung
DE102011084698A1 (de) Umrichtereinheit für eine Asynchronmaschine
DE102008026499A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur direkten Kommutierung zwischen in Reihe geschalteten leistungselektronischen Stellgliedern
DE102012111870A1 (de) Signalausgabeschaltung
DE102013203929A1 (de) Verfahren zur ansteuerung eines halbleiterbauelements
DE102008026500B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Kommutierungsgeschwindigkeit zwischen in Reihe geschalteten leistungselektronischen Stellgliedern mit induktiver Last
EP2899879B1 (de) Verfahren zum Betrieb sowie Vorrichtung zur Ansteuerung einer rotierenden bürstenlosen elektrischen Maschine
EP2036202B1 (de) Schaltungsanordnung und verfahren zum ansteuern eines elektrischen verbrauchers
DE102004055358B3 (de) Steuerschaltung und Verfahren zum Betreiben elektrischer Verbraucher
DE102019208122A1 (de) Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Schaltung, elektrische Schaltung und Kraftfahrzeug
DE102011079365A1 (de) Verfahren zum Laden einer Batterie und Batterie zur Ausführung des Verfahrens
DE102011087028A1 (de) Batteriemodulstrang für den Antrieb eines Gleichstrommotors
DE10143432C1 (de) Treiberschaltung und Ansteuerverfahren für einen feldgesteuerten Leistungsschalter
DE102012203073A1 (de) Entladungsvorrichtung zur Entladung eines Zwischenkreiskondensators und Verfahren zum Betrieb einer Entladungsvorrichtung
DE102013103186B4 (de) Lastantriebs-Schaltkreisvorrichtung
DE102018214497B4 (de) Wandlerschaltung zum Erzeugen einer Wechselspannung aus einer Gleichspannung sowie schaltbare Verglasung und ein Kraftfahrzeug
EP2768130A1 (de) Gleichspannungswandler
EP2375551B1 (de) Kommutierungsverfahren, Kommutierungsschaltung und elektrischer Energiewandler
EP2750960B1 (de) Elektromotor mit einer teststromquelle
DE102005037985B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zum störarmen Schalten elektronischer Schaltungsanordnungen
DE102009043553A1 (de) Schaltungsanordnung zum phasengenauen Schalten einer Wechselspannung
DE19913140C2 (de) Elektrische integrierte Schaltung

Legal Events

Date Code Title Description
8100 Publication of the examined application without publication of unexamined application
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: TRIMOS GMBH, 01099 DRESDEN, DE

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20110601

Effective date: 20110531