DE3241086A1 - Arrangement for loss-reducing utilisation of the electrical power stored in a relief network - Google Patents

Abstract

The relief network consists of the parallel circuit of a resistor and a diode and these in series with a capacitor, and the entire relief network is connected in parallel with a periodically switching electrical circuit breaker (control switch); when the control switch becomes blocking, the current flow is conducted via the diode and the capacitor of the relief network for a short time and when the control switch becomes conducting, the capacitor is partially discharged via the resistor in parallel with the diode, the stored energy being usefully transmitted to another point in the circuit. <IMAGE>

Description

Anordnung zur verlustmindernden Nutzung der in einemArrangement for the loss-reducing use of the in one

Entlastungsnetzwerk gespeicherten elektrischen Energie Die Erfindung betrifft eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.Relief network stored electrical energy The invention relates to an arrangement according to the preamble of claim 1.

Aus Figur 3 der DE-OS 26 39 589 (H 03 K17/08) ist ein Entlastungsnetzwerk bekannt, das aus einem Kondensator, einer mit diesem in Reihe liegenden Diode und einem zur Diode parallel geschalteten Entladewiderstand besteht. Dort ist das Entlastungsnetzwerk in Parallelschaltung zu der Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors angeordnet, welcher den durch eine induktive Last mit parallel geschalteter Rückstromdiode fließenden Laststrom willkürlich oder per 10-disch unterbricht.From Figure 3 of DE-OS 26 39 589 (H 03 K17 / 08) is a relief network known that consists of a capacitor, a diode and in series with this a discharge resistor connected in parallel to the diode. There is the relief network arranged in parallel to the collector-emitter path of a transistor, which flows through an inductive load with a reverse current diode connected in parallel Load current interrupted arbitrarily or per 10-digit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei diesen bekannten Entlastungsnetzwerken auftretende Verlustleistung weitgehend zu vermeiden und durch verlustmindernde Beschaltung des Lelstungstransistors sicherzustellen, daß die Abschaltenergie nutzbringend in den Speisestromkreis des Laststromes zurückgespeist werden kann. Hierzu sind die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Maßnahmen vorgesehen.The invention is based on the object of these known Discharge networks largely to avoid power loss and through Loss-reducing wiring of the power transistor to ensure that the switch-off energy is fed back into the supply circuit of the load current can be. For this purpose, those are given in the characterizing part of the claim Measures planned.

Die Erfindung ist nachstehend anhand mehrerer in der Zeichnung in ihrem Schaltbild dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert.The invention is illustrated below with reference to several in the drawing in Her circuit diagram of illustrated embodiments described and explained in more detail.

Periodisch arbeitende elektrische Leistungsschalter dienen der verlustarmen Steuerung von Energieflüssen in sehr verschiedenen Anordnungen wie z.B. Gleichspannungswandler als Tiefsetzsteller (Figur 1) oder als Hochsetzsteller (Figur 9), Motorsteuerungen, Magnetsteuerungen, Wechselrichter. In den meisten Fällen wird der Schalter so eingesetzt, daß er nur eine Stromrichtung führt. Auf diese Fälle beziehen sich die folgenden Darstellungen und Patentansprüche. Dabei ist es gleichgültig, ob der Schalter bauartbedingt nur eine Stromrichtung führen kann (z.B. Thyristor) oder durch die zugehörige Gesamtschaltung nur eine Stromrichtung möglich ist (z.B.Periodically operating electrical circuit breakers are used for low-loss Control of energy flows in very different arrangements such as DC voltage converters as a step-down converter (Figure 1) or as a step-up converter (Figure 9), motor controls, Magnetic controls, inverters. In most cases the switch is used in such a way that that it only leads one direction of current. The following relate to these cases Representations and claims. It does not matter whether the switch is due to its design can only carry one current direction (e.g. thyristor) or through the associated overall circuit only one current direction is possible (e.g.

mechanische Zerhacker an einer Gleichspannungsquelle).mechanical chopper on a DC voltage source).

Der Schalter selbst kann auf einem beliebigen mechanischen, elektrischen, elektronischen oder anderem physikalischen Prinzip beruhen, das geeignet ist, die stromführende Schaltstrecke des Schalters über einen Steuereingriff von einem Zustand mit relativ hohem Widerstand (Sperren) in einen Zustand mit relativ niedrigem Widerstand (Leiten) zu überführen und umgekehrt (z.B. mechanischer Kontakt, Thyristor, Transistor). Dieser Schalter wird im folgenden als Steuerschalter bezeichnet.The switch itself can be used on any mechanical, electrical, based on electronic or other physical principle that is appropriate to the current-carrying switching path of the switch via a control intervention from a state relatively high resistance (locking) to a relatively low resistance state (Conducting) and vice versa (e.g. mechanical contact, thyristor, transistor). This switch is referred to below as the control switch.

Der Stromkreis, in dem der Steuerschalter angeordnet ist, enthält in der Regel wenigstens eine induktive Komponente in Form von Drosselspulen, Transformatoren, Motorwicklungen oder Zuleitungsinduktivitäten. Der Stromfluß durch die Induktivitäten stellt einen gespeicherten Energiebetrag dar und kann deshalb beim Sperren des Steuerschalters nicht beliebig schnell abklingen.The circuit in which the control switch is arranged contains usually at least one inductive component in the form of inductors, transformers, Motor windings or lead inductances. The current flow through the inductors represents a stored amount of energy and can therefore be used when locking the control switch not fade away as quickly as you like.

Es müssen vielmehr Stromwege verfügbar sein, über den die gespeicherte Energie möglichst nutzbringend abfließen kann. Dieser Vorgang ist in den meisten Fällen kein störender Nebeneffekt; vielmehr beruht die verlustarme Steuerung von Energieflüssen gerade auf dem Zusammenspiel von induktivem Speicher und periodisch arbeitendem Steuerschalter und gezieltem Abfluß der gespeicherten Energie.Rather, current paths must be available through which the stored Energy can flow away as effectively as possible. This process is common to most Cases no disturbing side effect; rather, the low-loss control is based on Energy flows precisely on the interplay of inductive storage and periodically working control switch and targeted drainage of the stored energy.

Deshalb ist dem Steuerschalter in der Regel ein weiteres Schaltelement zugeordnet, das als Folge der Schaltzustände am Steuer schalter stromführend wird, wenn dieser sperrt und keinen Strom führt, wenn dieser leitet, im folgenden als Folgeschalter bezeichnet. Dabei kann die Funktion des Folgeschalters bauartbedingt zwangsläufig als Folge einer Änderung der anliegenden Spannung eintreten (z.B. Diode), oder zusätzlich auf der Wirkung eines Steuereingriffs beruhen, wobei das erforderliche Steuersignal aus dem Schaltzustand des Steuerschalters abgeleitet wird (z.B. mechanischer Wechselkontakt, Thyristor).Therefore, the control switch is usually an additional switching element assigned, which is energized as a result of the switching states at the control switch, if this blocks and does not conduct electricity, if this conducts, in the following as Follow-up switch designated. The function of the sequence switch can depend on the design inevitably occur as a result of a change in the applied voltage (e.g. diode), or additionally based on the effect of a control intervention, the required Control signal is derived from the switching status of the control switch (e.g. mechanical Changeover contact, thyristor).

Der Hauptstromkreis, in dem der Strom bei leitendem Steuerschalter fließt (Steuerkreis) kann mit dem Hauptstromkreis, in den der Strom bei leitendem Folgeschalter fließt (Folgekreis) -mit oder ohne magnetische Kupplung zwischen Steuerkreis und Folgekreis vorliegt (z.B. Tiefsetzsteller nach Figur 1, Hochsetzsteller nach Figur 9), sind die Strombeanspruchung und Sperrspannungsbeanspruchung vom Steuerschalter und Folgeschalter gleich hoch, wenn man von Sekundäreffekten absieht.The main circuit in which the current when the control switch is conductive flows (control circuit) can with the main circuit in which the current is conductive Sequence switch flows (sequence circuit) - with or without magnetic coupling exists between the control circuit and the following circuit (e.g. step-down converter according to Figure 1, Boost converter according to Figure 9), are the current stress and reverse voltage stress from the control switch and sequence switch are the same, if one of secondary effects disregards.

Wenn magnetische Kopplung zwischen Steuerkreis und Folgekreis vorliegt, ist die Strom- und Sperrspannungsbeanspruchung von den Kopplungsverhältnissen abhängig (z.B.If there is a magnetic coupling between the control circuit and the slave circuit, the current and reverse voltage stress depends on the coupling conditions (e.g.

Tiefsetzsteller mit Spulenanzapfung Figur 15. Sperrwandler Figur 16).Buck converter with coil tapping Figure 15. Flyback converter Figure 16).

Die Erfindung und die Ansprüche beziehen sich auf alle elektrische Anordnungen, in denen einem Steuerschalter, der nur eine Stromrichtung führt, ein Folgeschalter zugeordnet ist.The invention and the claims relate to all electrical Arrangements in which a control switch that only leads one current direction, a Sequence switch is assigned.

In den dargestellten Beispielen besteht der Steuerschalter aus einem Transistor (2) und der Folgeschalter aus einer Diode (3).In the examples shown, the control switch consists of one Transistor (2) and the sequence switch made of a diode (3).

Die in den Grundschaltungen dargestellten Kapazitaten 1 sollen andeuten, daß sich an den entsprechenden Klemmen die Spannungen bei Schaltvorgängen nicht sprungartig ändern können.The capacities 1 shown in the basic circuits are intended to indicate that the voltages at the corresponding terminals do not change during switching operations can change abruptly.

Das Entstehen der Abschaltleistung ist allgemein bekannt und soll nur qualitativ angedeutet werden.The occurrence of the breaking capacity is well known and should can only be indicated qualitatively.

Wenn der Transistor 2 im Tiefsetzsteller nach Figur 1 (Hochsetzsteller nach Figur 9) eine gewisse Zeit geleitet hat, fließt ein Strom in der Induktivität 4. Wenn der Transistor in den sperrenden Zustand übergeht, fließt der Strom durch Transistor und Induktivität so lange weiter, bis die Kathode der Diode 3 negativer als die Anode ist. Dann liegt aber am Transistor die Spannung u1 (U2) an. Erst dann übernimmt die Diode 3 den Strom.If the transistor 2 in the buck converter according to Figure 1 (boost converter according to Figure 9) has passed a certain time, a current flows in the inductance 4. When the transistor goes into the blocking state, the current flows through The transistor and inductance continue until the cathode of diode 3 is more negative as the Anode is. But then the voltage u1 is applied to the transistor (U2). Only then does the diode 3 take over the current.

Der Transistor 2 muß also den vollen Strom weiterführen, während die Spannung von der niedrigen Durchlaßspannung auf den Wert U1 (U2) ansteigt. Diese hohe Abschaltleistung wird in Schaltungen nach Figur 1 (9) im Transistor in Wärme umgesetzt und -gefährdet unter Umständen den Transistor.The transistor 2 must continue to carry the full current, while the Voltage rises from the low forward voltage to the value U1 (U2). These high breaking capacity is converted into heat in circuits according to FIG. 1 (9) in the transistor implemented and may endanger the transistor.

Die Anwendung und die Wirkung von Entlastungsnetzwerken ist allgemein bekannt (R-C-D-Netzwerke). Der Kondensator 6 in Figur 2 und 3 wird über den Widerstand 5 auf Null entladen solange der Transistor 2 leitet. Beim Sperren des Transistors kann sich die Spannung an seinen Klemmen nur erhöhen, indem der Ladestrom über die Diode 7 in den Kondensator 6 fließt und diesen aufladet. Wenn der Kondensator genügend große Kapazität hat, führt er den vollen Strom während des Abschaltvorganges des Transistors. Der Abschaltvorgang selbst ist dadurch nahezu verlustfrei. Die Abschaltarbeit ist im Kondensator gespeichert. Erst wenn der Transistor wieder leitend wird, wird der Kondensator über den Widerstand 5 entladen und die gespeicherte Arbeit wird in die Wärme umgesetzt.The application and effect of relief networks is general known (R-C-D networks). The capacitor 6 in Figures 2 and 3 is across the resistor 5 discharged to zero as long as transistor 2 conducts. When blocking the transistor the voltage at its terminals can only increase by increasing the charging current via the Diode 7 flows into capacitor 6 and charges it. If the capacitor is enough has a large capacity, it carries the full current during the shutdown of the Transistor. The shutdown process itself is therefore almost loss-free. The shutdown work is stored in the capacitor. Only when the transistor becomes conductive again will the capacitor is discharged through the resistor 5 and the stored work becomes converted into heat.

1 2 Die Verlustarbeit hat den Betrag Pv = 2 C6 U1 261.1 2 The loss work has the amount Pv = 2 C6 U1 261.

Diese Reihenfolge von R-D und C im R-C-D-Netzwerk (8) ist zunächst beliebig (Figur 2 und Figur 3).This order of R-D and C in the R-C-D network (8) is first any (Figure 2 and Figure 3).

Der gleiche Entlastungseffekt ergibt sich für den Transistor, wenn ein R-C-D-Netzwerk (18) parallel zur Diode 3 liegt (Figur 4 und 5). Solange der Transistor 2 leitet, wird der Kondensator 16 über den Widerstand 15 auf die Spannung U1 aufgeladen. Wenn der Transistor in den sperrenden Zustand übergeht, kann die Sperrspannung an der Diode 3 nur abgebaut werden, indem ein Entladestrom über die Diode (17) aus dem Kondensator 16 in die Induktivität 4 fließt.The same relief effect results for the transistor if an R-C-D network (18) is parallel to the diode 3 (Figures 4 and 5). As long as the Transistor 2 conducts, the capacitor 16 through the resistor 15 to the voltage U1 charged. When the transistor is in the the blocking state passes, the reverse voltage at diode 3 can only be reduced by applying a discharge current flows via the diode (17) from the capacitor 16 into the inductance 4.

Bei genügender Kapazität des Kondensators führt er den vollen Strom während des Abschaltens des Transistors.If the capacitor has sufficient capacity, it carries the full current while turning off the transistor.

Der Abschaltvorgang selbst ist durch nahezu verlustfrei. Die im Kondensator gespeicherte Energie wird an den Ausgangskreis U2 über die Induktivität 4 abgegeben.The shutdown process itself is almost loss-free. The one in the condenser Stored energy is delivered to the output circuit U2 via the inductance 4.

Wenn der Transistor 2 wieder leitend wird, wird der Kondensator über den Widerstand 15 wieder aufgeladen.When the transistor 2 becomes conductive again, the capacitor becomes over the resistor 15 is charged again.

Erst dabei entsteht Verlustarbeit vom gleichen Betrag wie die im Kondensator gespeicherte Energie Die Schaltungen nach Figur 2 oder 3 sind bezüglich der Bauteildimensionierung und der Verlustarbeit gleichartig mit den Schaltungen nach Figur 4 oder 5.Only then does work loss arise of the same amount as the energy stored in the capacitor The circuits according to FIG. 2 or 3 are similar to the circuits according to FIG. 4 or 5 in terms of component dimensioning and work loss.

Auch wenn beide Beschaltungen nach Figur 6 kombiniert werden ist bei gleicher Entlastungswirkung die Summe der erforderlichen Kapazitäten C6 + C16 und die Summe der Verlustarbeiten unverändert.Even if both circuits are combined according to Figure 6 is at the same relief effect is the sum of the required capacities C6 + C16 and the sum of the loss work remains unchanged.

Eine Möglichkeit, Verlustarbeit einzusparen, ergibt sich daraus, daß die Energieinhalte der beiden Kondensatoren 6 und 16 sich zeitlich gegenläufig verhalten.One way of saving lost labor arises from the fact that the energy contents of the two capacitors 6 and 16 behave in opposite directions over time.

Es ergibt sich die folgende Übersicht: Zustand T1 6 C16 leitend entladen Uc = 0 aufgeladen Uc16 U1 6 16 wird sperrend verlustfreies verlustfreies Aufladen Entladen sperrt aufgeladen Uc = U1 entladen U0 = 0 6 16 wird leitend Entladen Aufladen mit Verlustarbeit mit Verlustarbeit Wenn C6 = C16 ist, ist die Summe der gespeicherten Energien bei leitendem und bei sperrendem Transistor gleich groß. Wenn die beiden R-C-D-Netzwerke 8 und 18 -in der Reihenfolge so geschaltet sind, daß an jedem Hauptstromanschluß des Transistors je ein Kondensator 6 und 16 liegt (Figur 6), kann durch eine Verbindung der dem Transistor abgewandten Anschlüsse der Kondensatoren über einen geeigneten Zweipol ein erheblicher Teil der gespeicherten Energie unter Einsparung von Verlustarbeit vom Kondensator 6 auf den Kondensator 16 übertragen werden (Figur 7, 8, 10).The following overview results: State T1 6 C16 conductive discharge Uc = 0 charged Uc16 U1 6 16 becomes blocking lossless Lossless charging Discharge blocks charging Uc = U1 discharging U0 = 0 6 16 conductive discharging charging with energy loss with energy loss If C6 = C16, is the sum of the stored energies when the transistor is conducting and when it is blocking same size. When the two R-C-D networks 8 and 18 - switched in that order are that at each main power connection of the transistor a capacitor 6 and 16 is located (Figure 6), can by connecting the connections facing away from the transistor of the capacitors via a suitable two-terminal network, a considerable part of the stored Energy while saving work loss from the capacitor 6 to the capacitor 16 are transmitted (Figures 7, 8, 10).

Die einfachste Ausführung des verbindenden Zweipols besteht aus der Reihenschaltung von einer Diode 21 und einem Widerstand 22 (Figur 7, 10). Etwas aufwendig'er, aber auch wirksamer ist die Verbindung über die Reihenschaltung von einer Diode 21 und einer Induktivität 23 (Figur 8).The simplest version of the connecting two-terminal network consists of the Series connection of a diode 21 and a resistor 22 (FIGS. 7, 10). Some The connection via the series connection of a diode 21 and an inductance 23 (Figure 8).

Wenn der Transistor 2 eine gewisse Zeit gesperrt hat und dann leitend wird, fließt ein erheblicher Teil der in C6 gespeicherten Ladung über den Kreis C6, T2, C16, R22 (L23), D21, C6 in den Kondensator 016.When the transistor 2 has blocked for a certain time and then conductive a significant portion of the charge stored in C6 will flow through the circuit C6, T2, C16, R22 (L23), D21, C6 into capacitor 016.

Wenn R22. R = R15 kann nahezu die Hälfte der Wenn R22 *; R5 = R15 ist, Verlustarbeit vermieden werden, die beim Umladen von C und 16 nach Figur 6 auftritt. Wenn der Resonanzwiderstand des in Figur a gebildeten Schwingkreises ist, wird nahezu die gesamte Verlustarbeit beim Umladen vermieden.When R22. R = R15 can be almost half of If R22 *; R5 = R15, work loss that occurs when reloading from C and 16 according to FIG. 6 can be avoided. When the resonance resistance of the resonant circuit formed in Figure a is, almost all of the loss work during reloading is avoided.

Das einstellbare Widerstandsverhältnis hängt von den Randbedingungen der Schaltung ab, insbesondere von der minimalen leitenden Zeit des Transistors 2 und seiner Strombelastbarkeit beim Einschalten. Lange minimale Einschaltzeit ermöglicht große Werte von R5 und R15, große Strombelastbarkeit ermöglicht kleine Werte R22 bzw. L23. Entsprechend hoch'ist der Betrag an Verlustarbeit, der eingespart werden kann.The adjustable resistance ratio depends on the boundary conditions of the circuit, in particular the minimum conductive time of the transistor 2 and its current carrying capacity when switched on. Long minimum switch-on time enabled large values of R5 and R15, high current carrying capacity enables small values of R22 or L23. The amount of lost labor that can be saved is correspondingly high can.

Darüber hinaus wird durch den verbindenden Zweipol der Transistor vom Kondensator-Umladestrom entlastet. Die Stromentlastung kann bei Anwendung eines Widerstandes bis zu 25 %, bei Anwendung einer Induktivität bis zu 50 % erreichen.In addition, the connecting two-terminal network makes the transistor relieved of the capacitor charge reversal. The current discharge can be achieved when using a Resistance up to 25%, when using an inductance up to 50%.

Sehr gute Eigenschaften ergeben sich, wenn zwei Steuerschalter (Transistor 2 und 12) und zwei Folgeschalter (Diode 3 und 13) in einer Gegentaktstufe zusammengeschaltet werden (Figur 11). Gegenüber der schematischen Verdopplung der in Figur 7 bzw. 8 gezeigten Entlastungsnetzwerke ergibt sich auf folgende Weise eine Einsparmöglichkeit in der Anzahl der Bauelemente: Es werden nur die beiden Dioden mit je einem R-C-D-Netzwerk beschaltet (Figur 12). Dabei liegen die Kondensatoren jeweils am Verbindungspunkt von Transistor und Diode (Figur 12). Die den Transistoren abgewandten Anschlüsse der Kondensatoren werden über åe einen Verbindungszweipol mit dem Spannungsmittelpunkt X der Eingangsspannung (U1) verbunden. Der Spannungsmittelpunkt wird nur mit Wechselstrom belastet; er kann deshalb durch zwei Kondensatoren 31, 32 gebildet werden. Die Kapazität der Mittelpunktskondensatoren soll größer als der der Entlastungskondensatoren (6 und 16) sein.Very good properties result when two control switches (transistor 2 and 12) and two sequential switches (diode 3 and 13) connected together in a push-pull stage (Figure 11). Compared to the schematic duplication of the in Figure 7 and 8, respectively The relief networks shown result in a potential for savings in the following way in the number of components: only the two diodes, each with an R-C-D network wired (Figure 12). The capacitors are there respectively at the junction of transistor and diode (Figure 12). Those facing away from the transistors The capacitors are connected to the voltage center via a two-terminal connection X connected to the input voltage (U1). The voltage center point is only with alternating current burdened; it can therefore be formed by two capacitors 31, 32. The capacity the mid-point capacitors should be larger than that of the discharge capacitors (6 and 16).

Wenn mehrere Gegentaktstufen aus der selben Spannungsquelle (ein- oder mehrphasige Wechselrichter) gespeist werden, wird die Einsparung an Bauelementen besonders hoch, weil nur ein einziger gemeinsamer Spannungsmittelpunkt erforderlich ist.If several push-pull stages from the same voltage source (one or multi-phase inverters) are fed, the savings in components particularly high because only a single common center of tension is required is.

Wenn die Verbindungszweipole aus einem Widerstand und einer Diode bestehen (Figur 13) kann im Grenzfall die Hälfte der Verlustarbeit vermieden werden. Bei Verwendung einer Induktivität und einer Diode (Figur 14) kann im Grenzfall nahezu die gesamte Verlustarbeit beim Umladen vermieden werden. Eine Entlastung der Transistoren vom Umladestrom der Kondensatoren tritt bei den Schaltungen nach Figur 13 und 14 nicht auf.When the connection two-pole consists of a resistor and a diode exist (Figure 13), half of the loss work can be avoided in the borderline case. When using an inductance and a diode (Figure 14) can almost the entire loss of work when reloading can be avoided. A relief for the transistors the charge reversal current of the capacitors occurs in the circuits according to FIGS. 13 and 14 not on.

Bei Grundschaltungen, in denen der Folgekreis über magnetische Kopplungen mit dem Steuerkreis verbunden ist, treten die Abschaltleistungsspitzen völlig analog auf (Figur 15, 16). Auch hier kann die Entlastungsschaltung aus zwei R--C-D-Netzwerken bestehen, jeweils eine parallel zum Transistor 2 und eine parallel zur Diode 3. Jedoch erreichen die Sperrspannungen am Transistor und an der Diode im allgemeinen nicht die gleiche Höhe und damit kann sich die Summe der Energieinhalte der Kondensatoren beim Leitendwerden des Transistors ändern. Außerdem ist eine sinnvolle Verbindung der beiden Kondensatoren für den Austausch von Ladungen und Energien nicht mit einfachen Mitteln möglich, insbesondere bei Potentialtrennung (Figur 16). Auch die Ausnutzung eines Hilfsspannungspunktes in Abwandlung der Schaltungen nach Figuren 13 und 14 ist nicht ohne weiteres möglich, weil die Sperrspannung am Transistor kein festes Verhältnis zur Eingangsspannung ist.For basic circuits in which the follower circuit has magnetic couplings is connected to the control circuit, the breaking power peaks occur completely analogously on (Figures 15, 16). Here, too, the relief circuit can consist of two R - C-D networks exist, one parallel to transistor 2 and one parallel to diode 3. However, the reverse voltages on the transistor and on the diode generally reach not the same amount and thus the sum of the energy contents can be the Change capacitors when the transistor becomes conductive. It is also a useful one Connection of the two capacitors for the exchange of charges and energies not possible with simple means, especially with potential separation (Figure 16). Also the use of an auxiliary voltage point in a modification of the circuits according to Figures 13 and 14 is not easily possible because the reverse voltage on the transistor is not a fixed ratio to the input voltage.

Durch den Einsatz eines Hilfstransistors können aber auch in diesen Fällen vergleichbare Funktionen realisiert werden. Am Beispiel der Grundschaltung nach Figur 16 werden drei typische Varianten in den Figuren 17, 18, 19 dargestellt.By using an auxiliary transistor, however, you can also use them in these Cases comparable functions can be realized. Using the example of the basic circuit According to FIG. 16, three typical variants are shown in FIGS. 17, 18, 19.

Gemeinsames Merkmal ist das bekannte R-C-D-Netzwerk parallel zum Transistor 2. Parallel zur Diode 7 des R-C-D-Netzwerkres liegt die Primärwicklung eines Hilfstransformators 10. Die Sekundärwicklung dieses Transformators ist über eine Diode mit einem geeigneten Klemmenpaar der Schaltung verbunden, das in der Lage ist, wenigstens kurzzeitig periodisch Energie nutzbringend aufzunehmen.The common feature is the well-known R-C-D network parallel to the transistor 2. The primary winding of an auxiliary transformer is parallel to diode 7 of the R-C-D network 10. The secondary winding of this transformer is through a diode with a suitable Terminal pair of the circuit connected, which is able to at least briefly periodically absorb energy in a beneficial way.

Wenn der Transistor 2 leitend wird, wird der Kondensator 6 über die Primärwicklung des Transformators 10 entladen. Die Energie wird auf die Sekundärseite übertragen und über die Diode 12 an geeigneter Stelle in die Schaltung eingespeist. In Reihe zur Primärwicklung liegt noch ein Zweipol 9, der eine ausreichend hohe Spannungsumkehr an der Wicklung zuläßt, damit der Magnetfluß im Transformator bis zum nächsten Entladevorgang wieder seinen Ausgangswert erreicht. Der Zweipol kann durch eine Zenerdiode (Figur 17), eine oder mehrere Dioden (Figur 18), einen ohmschen Widerstand (Figur 19) oder einfach durch den Kupferwiderstand der Primärwicklung realisiert werden.When the transistor 2 becomes conductive, the capacitor 6 is over the The primary winding of the transformer 10 is discharged. The energy is on the secondary side transmitted and fed into the circuit via the diode 12 at a suitable point. In series with the primary winding there is also a two-pole 9, which is a sufficiently high one Voltage reversal on the winding allows the magnetic flux in the transformer up reaches its initial value again for the next discharge process. The two-pole can by a Zener diode (Figure 17), a or several diodes (fig 18), an ohmic resistor (Figure 19) or simply through the copper resistor the primary winding.

Der Spannungsabfall am Zweipol 9 verursacht einen Energieverlust. Die Höhe ist abhängig von der Zeit, die zum Abbau des Magnetflusses verfügbar ist. Die im Sekundärkreis eingezeichnete Induktivität 11 dient zur Entladestrombegrenzung und als Zwischenspeicher für die übertragene Energie. Sie kann ebensogut im Primärkreis liegen oder einfach durch die Steuerinduktivität des Transformators 10 realisiert sein. In der Schaltung nach Figur 17, wird die aus dem Kondensator 6 abgeführte Energie dazu benutzt, den Kondensator 13 aufzuiaden. Dieser gehört zum R-C-D-Netzwerk 13, 14, 15, das parallel zum Folgeschalter (Diode 3) liegt. Bei festem Verhältnis der Spannungen U1 und U2 läßt sich das Kapazitätsverhältnis von C6 und C13 sowie die Ubersetzung des Transformators 10 so anpassen, daß der Kondensator 13 gerade bis auf die Sperrspannung der Diode 3 aufgeladen wird. Dann entspricht die Anordnung in der Funktion der Schaltung nach Figur 8. Bei variablen Spannungsverhältnis wählt man die Dimensionierung so, daß der Kondensator 13 in der Regel bis auf die Sperrspannung der Diode aufgeladen wird. Die Überschußenergie wird direkt über die Diode 14 nutzbringend an die Ausgangsspannung U2 abgegeben.The voltage drop at the two-pole 9 causes a loss of energy. The amount depends on the time that is available for the magnetic flux to dissipate. The inductance 11 drawn in the secondary circuit serves to limit the discharge current and as a buffer for the transferred energy. It can just as well in the primary circle or simply implemented by the control inductance of the transformer 10 be. In the circuit according to FIG. 17, the output from the capacitor 6 is discharged Energy used to charge the capacitor 13. This belongs to the R-C-D network 13, 14, 15, which is parallel to the sequence switch (diode 3). With a fixed ratio the voltages U1 and U2 can be the capacitance ratio of C6 and C13 as well adjust the translation of the transformer 10 so that the capacitor 13 is straight until the reverse voltage of the diode 3 is charged. Then the arrangement corresponds in the function of the circuit according to Figure 8. With variable voltage ratio selects the dimensioning so that the capacitor 13 is usually up to the reverse voltage the diode is charged. The excess energy is directly beneficial through the diode 14 delivered to the output voltage U2.

Durch entsprechende Wahl des Übersetzungsverhältnisses des Transformators 10 kann die Energie grundsätzlich an jeden beliebigen Verbraucher abgegeben werden, z.B.By choosing the transformer's transformation ratio accordingly 10 the energy can in principle be delivered to any consumer, e.g.

an die Ausgangsklemmen (Figur 18) oder an die Eingangsklemmen (Figur 19). Die Schaltung mit Transformator ist grundsätzlich immer anwendbar, während die Schaltungen nach Figur 8 und Figur 14 vereinfachte Varianten für Sonderfälle darstellen.to the output terminals (Figure 18) or to the input terminals (Figure 19). The circuit with transformer is basically always applicable while the circuits according to FIG. 8 and FIG. 14 are simplified variants for special cases represent.

Gegenüber bekannten Anordnungen haben die erfindungsgemäßen Lösungen mit R-C-D-Netzwerken und Verbindungszweipolen den Vorteil der Funktionssicherheit bei einfachem Aufbau. In den günstigsten Fällen, Verwendung von Induktivitäten und passende Zeitverhältnisse vorausgesetzt, können die systembedingten Verluste der Entlastungsnetzwerke vernachlässigbar klein werden.Compared to known arrangements, the solutions according to the invention have with R-C-D networks and two-pole connection the advantage of functional reliability with a simple structure. In the most favorable cases, use of inductors and Provided that the time is right, the system-related losses of the Relief networks become negligibly small.

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Claims (14)

Ansprüche 1. Anordnung zur verlustmindernden Nutzung der in einem Entlastungsnetzwerk gespeicherten Energie, wobei das Entlastungsnetzwerk aus der Parallelschaltung von einem Widerstand und einer Diode und diese in Reihe zu einem Kondensator besteht, und das ganze Entlastungsnetzwerk parallel zu einem periodisch schaltenden elektrischen Leistungsschalter (Steuerschalter) liegt, dadurch gekennzeichnet, daß beim Sperrendwerden des Steuerschalters der Stromfluß kurzzeitig über die Diode und den Kondensator des Entlastungsnetzwerkes geführt wird und daß bei Leitendwerden des Steuerschalters der Kondensator zu einem Teil über den parallel zur Diode liegenden Widerstand entladen wird, die geeignet ist, die gespeicherte Energie auf eine andere Stelle der Schaltung nutzbringend zu übertragen.Claims 1. Arrangement for the loss-reducing use of the in one Relief network stored energy, the relief network from the Parallel connection of a resistor and a diode and these in series to one Capacitor exists, and the whole discharge network in parallel with a periodic switching electrical circuit breaker (control switch), characterized in that when the control switch is turned off, the current flow briefly across the diode and the capacitor of the discharge network is conducted and that when it becomes conductive of the control switch, the capacitor is partly above the ones parallel to the diode Resistance is discharged, which is capable of transferring the stored energy to another Transferring place of the circuit usefully. 2. Anordnung nach Anspruch 1, in der Weise daß die Anordnung zur Energieübertragung aus einem Transformator besteht, dessen Primärwicklung parallel zur Diode des Entlastungsnetzwerkes liegt und dessen Sekundärwicklung über eine Diode mit zwei Klemmen der Schaltung verbunden ist und der Wicklungssinn und die Diode derart gerichtet sind, daß die beimoEntladen des Entlastungskondensators freiwerdende Energie auf zwei Klemmen der Schaltung übertragen wird.2. Arrangement according to claim 1, in such a way that the arrangement for energy transmission consists of a transformer, the primary winding of which is parallel to the diode of the discharge network and its secondary winding via a diode with two terminals of the circuit is connected and the winding sense and the diode are directed such that the When the discharge capacitor is discharged, energy released on two terminals the circuit is transmitted. 3. Anordnung nach Anspruch 2 derart, daß die Energie auf die Eingangsspannungsklemmen übertragen wird.3. Arrangement according to claim 2 such that the energy on the input voltage terminals is transmitted. 4. Anordnung nach Anspruch 2 derart, daß die Energie auf die Ausgangsspannungsklemmen übertragen wird.4. Arrangement according to claim 2 such that the energy on the output voltage terminals is transmitted. 5. Anordnung nach Anspruch 2 derart, daß die Energie einem Kondensator zugeführt wird, und dieser Kondensator zusammen mit einer Diode und einem Widerstand ein Entlastungsnetzwerk für einen dem Steuerschalter zugeordneten Folgeschalter bildet in der Art, daß beim Sperrendwerden des Steuerschalters die Ladung dieses Entlastungskondensators über die Diode des Entlastungsnetzwerkes auf den Ausgangsspannungskreis übertragen wird.5. Arrangement according to claim 2 such that the energy is a capacitor is fed, and this capacitor together with a diode and a resistor a relief network for a slave switch assigned to the control switch forms in such a way that when the control switch is blocked, the charge of this Relief capacitor via the diode of the relief network on the output voltage circuit is transmitted. 6. Anordnung nach Anspruch 2, 3, 4, 5 derart, daß im Primärkreis oder/und Sekundärkreis des Transformators eine Induktivität in Reihe zur Transformatorwicklung geschaltet ist.6. Arrangement according to claim 2, 3, 4, 5 such that in the primary circuit and / or Secondary circuit of the transformer has an inductance in series with the transformer winding is switched. 7. Anordnung nach Anspruch 2, 3, 4, 5, 6 derart, daß in Reihe zur Primärwicklung des Transformators ein Zweipol geschaltet ist, der einen zusätzlichen Spannungsabfall hervorruft.7. Arrangement according to claim 2, 3, 4, 5, 6 such that in series to Primary winding of the transformer is connected to a two-pole, which is an additional Voltage drop. 8. Anordnung nach Anspruch 1 derart, daß ein Hauptstromanschluß des Steuerschalters unmittelbar mit einem Hauptstromanschluß des Folgeschalters verbunden ist und der Kondensator des parallel zum Steuerschalter liegenden Entlastungsnetzwerkes an der Klemme liegt, die nicht unmittelbar mit dem Folgeschalter verbunden ist, und parallel zum Folgeschalter ein zweites Entlastungsnetzwerk angeordnet ist, dessen Kondensator am Verbindungspunkt vom Steuerschalter zum Folgeschalter liegt und daß zwischen den Anschlüssen der beiden Entlastungskondensatoren, die nicht unmittelbar mit dem Steuerschalter verbunden sind, ein Zweipol liegt, der beim Leitendwerden des Folgeschalters einen erheblichen Betrag der beim Entladen des ersten Entlastungskondensators freiwerdende Energie auf den zweiten Entlastungskondensator überträgt.8. An arrangement according to claim 1 such that a main power connection of the Control switch directly connected to a main power connection of the slave switch and the capacitor of the relief network lying parallel to the control switch is on the terminal that is not directly connected to the next switch, and a second relief network is arranged parallel to the sequence switch, the capacitor at the connection point from the control switch to the slave switch and that between the connections of the two discharge capacitors that are not directly connected to the Control switch are connected, a two-pole is located when the sequence switch becomes conductive a significant amount of the amount released when the first discharge capacitor is discharged Transfers energy to the second discharge capacitor. 9. Anordnung nach Anspruch 8 derart, daß der Energie übertragende Zweipol aus der Reihenschaltung von einer Diode und einem Widerstand besteht.9. An arrangement according to claim 8 such that the energy-transmitting Two-pole consists of a series connection of a diode and a resistor. 10. Anordnung nach Anspruch 8 derart, daß der Energie übertragende Zweipol aus der Reihenschaltung von einer Diode und einer Induktivität besteht.10. The arrangement according to claim 8 such that the energy-transmitting Two-pole consists of a series connection of a diode and an inductance. 11. Anordnung zur verlustarmen Entlastung zweier ihm Gegentakt angeordneter elektrischer Leistungsschalter von ihren Ausschaltverlusten, derart daß den mit jedem Steuerschalter unmittelbar verbundenen Folgeschaltern je ein Entlastungsnetzwerk parallel geschaltet ist und die Kondensatoren dieser Entlastungsnetzwerke mit einem Anschluß jeweils an den Verbindungspunkten zwischen Steuer schalter und Folgeschalter liegen und die anderen Anschlüsse der Entlastungskondensatoren über je einen Zweipol mit einem Spannungsmittelpunkt der Eingangsspannung verbunden sind, so daß beim Leitendwerden eines Steuerschalters der zugehörige Entlastungskondensator.11. Arrangement for the low-loss relief of two push-pull arranged him electrical circuit breaker of their breaking losses, so that with Each control switch is directly connected to a relief network is connected in parallel and the capacitors of these discharge networks with a Connection to the connection points between control switch and slave switch and the other connections of the discharge capacitors each have a two-pole connection are connected to a voltage midpoint of the input voltage, so that at The associated discharge capacitor becomes conductive of a control switch. zu einem erheblichen Teil aus dem Spannungsmittelpunkt aufgeladen wird.charged to a considerable extent from the center of tension will. 12. Anordnung nach Anspruch 11 derart, daß jeder der verbindenden Zweipole aus der Reihenschaltung von einem Widerstand und einer Diode besteht.12. An arrangement according to claim 11 such that each of the connecting Two-pole consists of a series connection of a resistor and a diode. 13. Anordnung nach Anspruch 11 derart, daß jeder der verbindenden Zweipole aus der Reihenschaltung von einer Induktivität und einer Diode besteht.13. An arrangement according to claim 11 such that each of the connecting Two-pole consists of a series connection of an inductance and a diode. 14. Anordnung nach Anspruch 11, 12, 13 derart, daß der Spannungsmittelpunkt durch zwei Kondensatoren gebildet wird.14. Arrangement according to claim 11, 12, 13 such that the center of tension is formed by two capacitors.