DE3420008A1

DE3420008A1 - Verfahren und anordnung zum gesteuerten schalten von nichtregenerativen leistungshalbleitervorrichtungen

Info

Publication number: DE3420008A1
Application number: DE19843420008
Authority: DE
Inventors: Milton Dayton Scotia N.Y. Bloomer
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1983-05-31
Filing date: 1984-05-29
Publication date: 1984-12-06
Also published as: FR2547134A1; GB2140996A; JPS6041323A; US4540893A; BE899755A; BR8402665A; NL8401735A; GB8410848D0

Description

Verfahren und Anordnung zum gesteuerten Schalten von nichtregenerativen Leistungshalbleitervorrichtungen

Die Erfindung bezieht sich auf Leistungsschalthalbleiter und betrifft insbesondere ein neues Verfahren und eine neue Schaltungsanordnung zum gesteuerten Schalten von nichtregenerativen Leistungshalbleitervorrichtungen, um den elektromagnetischen Brumm wesentlich zu reduzieren und gleichzeitig eine akzeptable Verlustleistung im "aktiven Bereich" in den Vorrichtungen zu erzielen.

Es ist bekannt, die Zeit, die eine nichtregenerative Leistungsschalthalbleitervorrichtung in dem "aktiven Bereich" verbringt, zu minimieren, um eine übermäßige Verlustleistung in dieser Vorrichtung zu verhindern. Bislang ist das Erfordernis des Reduzierens einer übermäßigen Schaltverlustleistung dadurch erfüllt worden, daß die Vorrichtung so schnell wie möglich aus einem Voll-Ein-Zustand in einen Voll-Aus-Zustand geschaltet worden ist, und zwar unter

-Λ-

Berücksichtigung der maximalen Grenzwerte für dV/dt oder dl/dt der Vorrichtung. Die relativ schnelle Spannungs- und/ oder Stromänderung in der Vorrichtung hat beträchtlichen elektromagnetischen Brumm erzeugt.

Wenn alle Leistungsschalthalbleiter desselben Typs die gleichen Kenndaten hätten, könnte es möglich sein, die Vorrichtung ein- oder auszuschalten, indem eine programmierte Ansteuerquelle benutzt wird, die eine gewünschte zeitliche Änderung hat. In der Praxis ist jedoch die Toleranz bei dem Halbleitersteuerelement, z.B. bei dem Gatespannungsschwellenwert in einem Leistungsfeldeffekttransistor

bzw. Oberflachen-(FET) oder einem Isolierschicht^leichrichter (IGR) , häufig größer als die Veränderung des Signals, die bei diesem Steuerelement für einen übergang aus einem im wesentlichen ausgeschalteten Zustand in einen im wesentlichen eingeschalteten Zustand, oder umgekehrt, erforderlich ist. Daher ist eine üblicherweise benutzte Steuerelektrodenansteuermethode, von einer Stromquelle aus die Ladung in einer Steuerelektrodenkapazität zu ändern (wie beispielsweise der internen Gateelektrodenkapazität in einem FET oder einem IGR, die häufig eine externe feste Kapazität parallel dazu haben, mit der zusammen sich eine Gesamtkapazität ergibt) . Diese Methode kann zu einer Steuerelektroden- oder Gatespannungscharakteristik führen, die die gewünschte Charakteristik nur über einem Teil des Schaltzeitintervalls approximiert und zwar wegen der Drain-Gate- oder Anode-Gate-Kapazität, die üblicherweise als "Miller-Kapazität" bezeichnet wird. Wenn die Vorrichtung ein- oder auszuschalten beginnt, koppelt die Miller-Kapazität die Drain- oder Anodenspannungsänderung in den Gatekreis und verlangsamt die zeitliche Änderung der Gatespannung. Wenn die Kapazitäten zwischen den Elektroden von sämtlichen Vorrichtungen desselben Typs genau gleich wären, könnte das eine brauchbare Lösung darstellen. Da jedoch sämtliche Vorrichtungen nicht identisch sind, können zerstörende Schalteffekte auftreten. Es ist weiter beobachtet worden, daß, wenn das

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Steuer- oder Gateelement durch eine Quelle hoher Impedanz angesteuert wird, beispielsweise durch eine Stromquelle, eine Anzahl von Lastzuständen möglich ist, die zu einem zerstörenden Ein/Aus-Selbstschalten der Leistüngsschalt-· vorrichtung führen werden.

Es ist demgemäß erwünscht, ein Steuerelementansteuersignal zu liefern, welches bewirkt, daß die Vorrichtung langsam genug einschaltet und/oder ausschaltet, um den magnetischen Brumm im wesentlichen zu eliminieren, während gleichzeitig die Vorrichtungsschaltverluste auf einem akzeptablen Wert gehalten werden, und zwar ohne daß selbstzerstörende Oszillationen in der Leistungsvorrichtung hervorgerufen werden.

Gemäß der Erfindung empfängt die Steuerelektrode einer nichtregenerativen Leistungsschalthalbleitervorrichtung ein Signal, das sich schnell ändert, bis der "Ein"-oder "Aus"-Schwellenwert des Steuerelements erreicht ist, sich dann mit einer langsameren Geschwindigkeit ändert, während die Vorrichtung in einen im wesentlichen eingeschalteten oder in einen im wesentlichen ausgeschalteten Zustand geschaltet wird, und sich dann wieder schnell auf einen Maximalwert des Einschalt- oder Ausschaltsignals ändert. In Abhängigkeit von der gesteuerten Schaltvorrichtung, die benutzt wird, kann das Steuerelektrodenansteuersignal entweder ein Strom oder eine zu diesem Strom proportionale Spannung sein. Der Anfangsansteuerstrom wird aus einer Stromquelleneinrichtung geliefert, die eine erste, im wesentlichen konstante Stromgröße hat. Die erste Größe des Quellenstroms legt die relativ schnelle Änderung fest, die erwünscht ist, um (1) schnell den Schwellenwert des "aktiven Bereiches" des Steuerelements zu erreichen und (2) die Steuerelektrode von dem im wesentlichen eingeschalteten (oder ausgeschalteten) Wert auf die volle Aktivierung (oder Inaktivierung) der gesteuerten Schaltvorrichtung zu steuern. Ein variabler Strom wird von dem im wesentlichen konstanten Strom auf die Rückkopplung des Laststroms und/ oder der Lastspannung hin subtrahiert, um die gewünschte

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Laststrom- oder -Spannungsänderung mit der verringerten Geschwindigkeit zu steuern.

In den gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen wird der Grundansteuerstrom entweder einer Kapazität und einem nachgeschalteten Spannungsfolger zum Ansteuern von spannungsgesteuerten Vorrichtungen, wie beispielsweise einem Leistungs-FET, zugeführt/ oder direkt der Steuerelektrode, z.B. der Basiselektrode, einer stromgesteuerten Vorrichtung, beispielsweise eines Leistungstransistors. Der Ausgangsstrom der Stromguelleneinrichtung wird auf die Rückkopplung eines Lastparameters hin eingestellt, damit sich der Grundansteuerstrom ergibt, wobei die Stromguelleneinrichtung selbst auf ein extern geliefertes Signal hin freigegeben wird, um langsam ein- oder auszuschalten, wobei der verbleibende Ausschalt- oder Einschaltzustand, wenn er nicht bereits durch die Schaltung gesteuert wird, durch einen schnellen übergang gekennzeichnet ist, wie er für eine besondere zu steuernde Last und für den besonderen Endzweck der Steuerschaltung erforderlich ist. In der Steuerschaltung kann entweder eine Strom- oder eine Spannungsrückkopplungssteuerung benutzt werden.

Die Erfindung schafft demgemäß ein neues Verfahren und eine neue Schaltungsanordnung zum gesteuerten Schalten von nichtregenerativen Leistungshalbleitern.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines grundlegenden

gesteuerten Schaltkreises nach der Erfindung ,

Fig. 1a ein Schaltbild einer Schaltungsanordnung

nach der Erfindung zum gesteuerten Einschalten und schnellen Ausschalten einer spannungsgesteuerten Halbleitervorrichtung,

Fig. 1b ein Schaltbild einer Schaltungsanordnung

zum gesteuerten Einschalten und schnellen Ausschalten wenigstens einer spannungsgesteuerten Halbleitervorrichtung,

Fig. 1c ein Schaltbild einer Schaltungsanordnung

zum schnellen Einschalten und zum gesteuerten Ausschalten einer spannungsgesteuerten Halbleitervorrichtung,

Fig. 1d ein Schaltbild einer Schaltungsanordnung

zum gesteuerten Einschalten und zum gesteuerten Ausschalten einer spannungsgesteuerten Halbleitervorrichtung,

Fig. 1e ein Schaltbild einer Schaltungsanordnung

zum gesteuerten Einschalten und zum gesteuerten Ausschalten einer stromgesteuerten Halbleitervorrichtung,

Fig. 1f ein Schaltbild einer Schaltungsanordnung

zum schnellen Ausschalten und zum gesteuerten Einschalten einer spannungsgesteuerten Halbleitervorrichtung unter Verwendung einer dl/dt-Rückkopplung, und

Fig. 2 mehrere koordinierte Diagramme, die die

SpannungsSteuerungselektrodenspannung bei einer bekannten Steuerung, die Spannungssteuerungselektrodenspannung nach der Erfindung bzw. die Laststromwellenformen für die beiden vorgenannten Steuerspannungen zeigen.

Gemäß den Fig.2(a) und 2(c)kann die Gateelektrode eines typischen Leistungs-FET durch eine Gatespannung V ' zum Einschalten der Vorrichtung angesteuert werden. Der FET hat

eine Gateschwellenspannung V.. von typisch etwa 4 V mit Bezug auf die Sourceelektrode, wobei unterhalb dieser Schwellenspannung kein nennenswerter Kanalstrom fließt. Während des Anfangsteils 2a der V ·-Spannungswellenform 2 gibt es daher wenig oder keine Änderung in der Laststrom-I--Wellenform 4 (die mit gestrichelter Linie in Fig. 2(c) dargestellt ist). Wenn die Gate-Source-Spannung-Wellenform 2 weiter mit einer konstanten Steigung M ansteigt, wird die Schwellenspannung V_t_ überschritten und es fließt ein beträchtlicher Kanalstrom, was als Laststromteil 4b gezeigt ist. Typisch ist bei einer Gatesättigungsspannung V

von nur wenigen Volt oberhalb der Schwellenspannung, z.B. etwa 6 V, die Vorrichtung nahezu vollständig eingeschaltet, und es fließt fast der volle Laststrom I_T, z.B. etwa 10 A. Der Vorwärts-Drain-Source-Spannungsabfall kann bei dem Nennstrom weiter verringert werden, indem die Gatespannung wie in dem Teil 2c etwas vergrößert wird, typisch um zusätzliche 10V oder mehr; der Kanal- und der Laststrom werden nicht nennenswert vergrößert, was der Teil 4c zeigt. Daher kann der plötzliche Anstieg des Kanal/Last-Stroms in dem Teil 4b einen beträchtlichen elektromagnetischen Brumm erzeugen. Der Stromsprungeffekt ist in dem Falle von Vorrichtungen, wie beispielsweise einem Isolierschicht-Gleichrichter (IGR), ebenso ausgeprägt, die einen verlusterzeugenden VorwärtsSpannungsabfall haben, der durch noch größere Gatespannungsschritte, typisch von wenigstens 15-20 V über dem Einschaltschwellenwert, ebenfalls wesentlich reduziert wird. Ähnliche Erscheinungen treten während des Ausschaltens der Vorrichtungen und in stromgesteuerten Vorrichtungen auf (beispielsweise in bipolaren Leistungstransistoren und dgl.), wenn ein Steuerelementstrom mit konstanter zeitlicher Änderung M benutzt wird.

Gemäß den Fig. 1 und 2, Teile (b) und (c), wird gemäß der Erfindung ein Steuerelektrodensignal, wie beispielsweise eine Gatespannung für einen FET oder einen IGR oder ein Basisstrom für einen bipolaren Leistungstransistor, gelie-

- 4+

fert, der am Anfang mit der Steigung M schnell geändert wird, wie es in dem Teil 6a der Steuergate-V -Kurve 6 gezeigt ist, bis der Schwellenwert V.. erreicht wird. Das Steuersignal steigt dann mit einer gewünschten langsameren zeitlichen Änderung M¹ in einem Teil 6b der Steuerkurve, z.B. der Gatespannung-V -Kurve, an, die kleiner ist als die zeitliche Änderung M in dem Anfangsteil 6a dieser Steuerkurve, nachdem der Steuerelektrodenschwellenwert, z.B. der Gatespannungsschwellenwert V_fch, erreicht ist, und bis der SteuerelektrodensättigungsSchwellenwert, z.B. die Gatesättigungsspannung V_, erreicht ist. Das gestattet dem

ei

Vorrichtungsausgangsstrom, welches der Laststrom I_L bei einer in Reihe geschalteten Last ist, allmählicher anzusteigen wie in dem Teil 8b, nachdem das Leiten begonnen hat (im Anschluß an den im wesentlichen nichtleitenden Teil 8a). Zur Zeit t . , wenn der Sättigungsschwellenwert V erreicht wird und im wesentlichen der gesamte Vorrichtung/ Last-Strom fließt, wird die zeitliche Änderung des Steuerelektrodensignals wieder auf die ursprüngliche schnelle zeitliche Änderung M in dem Teil 6c geändert, um das Steuerelektrodensignal schnell auf den Wert zu vergrößern, bei dem der Vorrichtungsvorwärtsspannungsabfall minimiert wird, und um anschließend dieses Steuerelektrodensignal in dem Teil 6d aufrechtzuerhalten. Der Vorrichtung/Last-Strom ändert sich während der letztgenannten Teile der Steuersignalkurve nicht wesentlich, was die im wesentlichen konstanten Stromteile 8c und 8d zeigen, obgleich die Vorrichtungsverlustleistung geringer ist. Eine ähnliche Folge von Ereignissen in der Steuersignalabnahmerichtung, z.B. beim Verringern der FET-Gatespannung V von einem hohen positiven Wert (bei einem Anreicherungs-FET) auf einen Wert von im wesentlichen null, kann benutzt werden, wenn das gesteuerte Ausschalten der gesteuerten Schaltvorrichtung erwünscht ist.

Eine grundlegende Form des gesteuerten Schaltkreises 10 ist in Fig. 1 gezeigt. Der Schaltkreis 10 steuert das

Schalten des Stroms in der Last 11, die mit wenigstens einer gesteuerten Schaltvorrichtung 12 zwischen zwei Leitungsklemmen L. und L₂ in Reihe geschaltet ist, wobei an den Klemmen L- und L₂ entweder eine Gleichspannung oder eine Wechselspannung anliegen kann, je nach der Art der Last 11 und der Konfiguration der gesteuerten Schaltvorrichtung 12. Die Stromleitungseigenschaft des Zweiges zwischen den Klemmen 12-1 und 12-2 der gesteuerten Schaltvorrichtung wird durch ein Signal an einem Steuereingang 12-3 gesteuert. Das Signal an dem Eingang 12-3, das die Vorrichtung 12 steuert, um sie einzuschalten, d.h. den Ersatzschalter 12' zu schließen,oder um sie auszuschalten, d.h. den Ersatzschalter 12' zu öffnen, kann ein Steuerstrom I sein, wenn die Vorrichtung 12 eine stromgesteuerte Vorrichtung ist, wie beispielsweise ein bipolarer Transistor od.dgl., oder eine Steuerspannung V , wenn die Vorrichtung 12 eine spannungsgesteuerte Vorrichtung ist, wie beispielsweise ein FET, ein IGR od.dgl. Das Signal an dem Steuereingang 12-3 wird auf ein Signal aus einer geschalteten Ansteuereinrichtung 14 hin geliefert, das an einem Eingang 10-1 anliegt, um den Zustand der Schaltvorrichtung 12 zu steuern.

Eine Stromquelleneinrichtung 16 enthält eine erste und eine zweite Stromquelle 16a bzw. 16b, die in Reihe zwischen eine Potentialquellenklemme 17 und eine gemeinsame Schaltungsklemme 10-2 geschaltet sind. Eine der Stromquellen 16a, 16b ist eine Quelle im wesentlichen konstanten Stroms, und die andere Stromquelle ist eine variable Stromquelle; die Strom-Zeit-Kennlinie der Quellen 16a, 16b sowie die Polarität des Quellenpotentials V_ (und deshalb die Richtung des Stromflusses aus den Quellen 16a und 16b, die durch Pfeile 16a¹ und 16b* angegeben ist) sind davon abhängig, ob die Schaltung 10 zum gesteuerten Einschalten, zum gesteuerten Ausschalten oder zum gesteuerten Einschalten/Ausschalten der Schaltvorrichtung 12 benutzt wird. Bei einer Schaltungsanordnung zum gesteuerten Einschalten einer Anreicherungsvorrichtung wird ein zweiter Steuereingang 16-2, z.B.

die zweiten Steuereingänge 16a-2 und/oder 16b-2, durch das Signal an dem Eingang 10-1 freigegeben, um aus der Stromquelle 16a eine Stromquelle im wesentlichen konstanten Stroms I = k (k ist eine Konstante) zu machen, was durch eine positive Quellenspannung +V und durch einen zu der gemeinsamen Klemme 10-2 fließenden Strom erleichtert wird. Die Quelle 16b ist eine Quelle variablen Stroms, deren Strom ebenfalls zu der Klemme 10-2 fließt und eine Größe hat, die durch Rückkopplung oder Rückführung eines Parameters der Last 11 über eine Rückkopplungs- oder Rückführungseinrichtung 18 zu einem Stromquellensteuereingang 16b-1 bestimmt wird. Daher hat in der gesteuerten Einschaltkonfiguration die Stromquelle 16b einen Strom, der eine Funktion einer Lastkennlinie ist, z.B. der Änderung der Lastspannung oder des Laststroms über der Zeit (dV/dt bzw. dl/dt) oder I = f(L). Es sei angemerkt, daß die Polarität der Spannung an der Klemme 17 und die Richtung des Stromflusses bei einer Vorrichtung desselben Typs, aber entgegengesetzter Leitungscharakteristik, z.B. einem Verarmungs-FET statt einem Anreicherungs-FET, umgekehrt werden muß. In einer gesteuerten Ausschaltkonfiguration der Schaltungsanordnung 10 wird der zweite Steuereingang 16-2 freigegeben, um aus der Stromquelle 16b eine Stromquelle im wesentlichen konstanten Stroms und aus der Stromquelle 16a eine Quelle veränderlichen Stroms zu machen, deren Strom durch das Signal aus der Rückkopplungseinrichtung 18 gesteuert wird, die mit einem Steuereingang 16a-1 verbunden ist. In einer gesteuerten Einschalt/Ausschalt-Konfiguration werden beide Steuereingänge 16a-1 und 16b-1 benutzt, wobei der zweite Steuereingang 16-2 die Quellen 16a und 16b abwechselnd zu Quellen konstanten oder variablen Stroms macht, und zwar in Abhängigkeit von der Richtung, in der der Vorrichtungsersatzschalter 12* zu betätigen ist.

Der Differenzstromquellenausgang an einem Schaltungspunkt 19 zwischen den beiden Stromquellen ist mit einer ersten kontaktierbaren Klemme 20a einer Schalteinrichtung 20 ver-

bunden. Eine zweite kontaktierbare Klemme 20b und eine dritte kontaktierbare Klemme 20c der Schalteinrichtung 20 sind mit der gemeinsamen Schaltungsklemme 10-2 bzw. mit der Quellenklemme V_ verbunden, um bei Bedarf für den Schnellschaltbetrieb in einer zugeordneten Richtung der gesteuerten Schaltvorrichtung 12 zu sorgen. Eine gemeinsame Klemme 2Od der Schalteinrichtung liefert ein Ausgangssignal, das auf das Signal an dem Schaltungseingang 10-1 aus der Schalteransteuereinrichtung 14 hin zwischen den Klemmen 20a und 20b oder 20c wählbar ist. Bei einer stromgesteuerten Schaltvorrichtung 12 wird der Eingangssteuerstrom I durch eine Verbindung 22 zwischen der Schalteinrichtungsausgangsklemme 20c und dem Eingang 12-3 der gesteuerten Schaltvorrichtung 12 geliefert. Bei einer spannungsgesteuerten Schaltvorrichtung 12 wird die Steuerspannung V an dem Steuereingang 12-3 durch eine Strom-Spannungswandlereinrichtung 24 geliefert. Die Einrichtung 24 hat einen Kondensator 26, dessen Spannung dem Strom an dem Schalteinrichtungsausgang 20c entspricht, und einen Spannungsfolger 28 zum Puffern der Spannung an dem Kondensator 26 und zum Ansteuern des Vorrichtungseingangs 12-3. Im allgemeinen wird in einer besonderen Schaltungsanordnung 10 nur entweder die Verbindung 22 oder die Wandlereinrichtung 24 benutzt.

Die Verbindung der Schalteinrichtungsklemme 20b mit der gemeinsamen Schaltungsklemme 10-2 ergibt einen relativ schnellen Ausschaltvorgang in der Schaltvorrichtung 12 (wenn es sich um einen Anreicherungs-FET oder um einen bipolaren Transistor handelt). Die Verbindung der Schalteinrichtungsklemme 20c mit dem Potential V ergibt einen relativ schnellen Einschaltvorgang in der Schaltvorrichtung 12 (wenn es sich um einen Anreicherungs-FET oder um einen bipolaren Transistor mit Basisstrombegrenzungswiderstand handelt) . Die Verbindung der gemeinsamen Schalteinrichtungsklemme 2Od mit der Stromquellenwählklemme 20a ergibt einen relativ langsameren, gesteuerten Schaltvorgang in der Vor-

richtung 12. Wie dargestellt, ergibt somit die Verbindung der gemeinsamen Schalteinrichtungsklemme 2Od mit der gemeinsamen Wählklemme 20b der Schaltungsanordnung im wesentlichen einen Kurzschluß zwischen dem Eingang 12-3 der gesteuerten Schaltvorrichtung und der Vorrichtungsklemme 12-2. Bei gategesteuerten Schaltvorrichtungen, die eine positivere "Ein"-Spannung an dem Eingang 12-3 als an der Klemme 12-2 erfordern, oder bei einem stromgesteuerten Halbleiter, der die Zufuhr des Stroms I zu der Klemme 12-3 erfordert, bringt diese Verbindung die Vorrichtung 12 in den Ausschaltzustand, wodurch der Laststrom weder durch die Vorrichtung 12 noch durch die Last 11 fließt. Wenn die Schalteransteuereinrichtung 14 bewirkt, daß die gemeinsame Klemme 2Od des Schalters mit der wählbaren Klemme 20a verbunden wird, fließt Strom aus der einen konstanten Strom liefernden Quelle 16a oder 16b über die Klemme 2Od und bewirkt, daß ein Steuerstrom oder eine Steuerspannung, wenn der Kondensator 26 und der Spannungsfolger 28 benutzt werden, an dem Steuereingang 12-3 erscheint. Das Vorrichtungseingangssignal steigt an, obgleich der Strom in der gesteuerten Reihenschaltung aus der Last und der Schaltvorrichtung (zwischen den Klemmen 12-1 und 12-2) nicht nennenswert fließt, bis der vorgenannte Steuereingangsschwellenwert erreicht wird. Wenn der Schwellenwert erreicht wird und der Strom durch die Reihenschaltung aus der Last 11 und der Schaltvorrichtung 12 zu fließen beginnt, wird die Laststrom- oder Spannungsänderung über die Einrichtung 18 rückgekoppelt und be— wirkt, daß die andere Stromquelle 16b oder 16a einen Strom, der zu der Lastcharakteristikgröße, die zu ihr rückgekoppelt wird, von dem Strom subtrahiert, der an der Schalteinrichtungsklemme 2Od verfügbar ist. Deshalb empfängt der Eingang 12-3 der gesteuerten Schaltvorrichtung ein Signal, das eine kleinere zeitliche Änderung hat, wodurch der Laststrom langsamer erhöht wird. Wenn der Laststrom seinen Maximalwert im wesentlichen erreicht hat, wird die zeitliche Änderung der Lastchrakteristik, die durch die Rückkopplungseinrichtung 18 gemessen wird, reduziert, und der

variable Quellenstrom (der von dem konstanten Quellenstrom subtrahiert wird) wird im wesentlichen beseitigt. Daraufhin steht wieder der volle konstante Quellenstrom an der Schalteinrichtungsausgangsklemme 2Od zur Verfügung, und die volle zeitliche Veränderung des Signals an dem Vorrichtungssteuereingang 12-3 ist wieder vorhanden, bis ein Maximalwert (bestimmt durch V) erreicht wird.

Wenn die Schalteransteuereinrichtung 14 nun ein Signal liefert, welches die Schalteinrichtung 20 wieder zu der Verbindung zwischen der gemeinsamen Klemme 2Od und der kontaktierbaren Klemme 20b zurückbringt, wird die Ladung von der gesteuerten Schaltvorrichtung über den Kurzschluß zwischen ihren Klemmen 12-3 und 12-2 schnell beseitigt, und die Vorrichtung schaltet schnell aus. Es ist zu erkennen, daß, wenn der Leitungstyp der Schaltvorrichtung umgekehrt wird, der vorgenannte Vorgang zu einer schnellen Einschalt-/gesteuerten Ausschalt-Chrakteristik führt, was auch der Fall ist, wenn die konstante und die variable Stromquelle bei einem Halbleiter desselben Leitungstyps vertauscht werden. Ebenso ergibt sich, wenn die Schalteinrichtung 20 so umkonfiguriert wird, daß sie das Rückkopplungssignal zwischen den Stromquellensteuereingängen 16a-1 und 16b-1 schaltet, eine gesteuerte Einschalt-/gesteuerte Ausschalt-Anordnung erhalten.

Eine erste gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform 10a der Schaltungsanordnung, die in Fig. 1a gezeigt ist, sorgt für das gesteuerte Einschalten und das schnelle Ausschalten einer spannungsgesteuerten Vorrichtung, wie beispielsweise eines Anreicherungs-Leistungs-FET 12a. Die Schaltungsanordnung 10a ist wegen der unidirektionalen Steuerung der Vorrichtung 12 wie dargestellt so aufgebaut, daß sie einen Lastgleichstrom in einem Stromkreis steuert, der aus einer Gleichspannungsquelle gespeist wird, welche eine positivere Polarität an der Leitungsklemme L₁ als an der Leitungsklem-

me L₂ hat. Wenn die gesteuerte Schaltvorrichtung 12 ein spannungsgesteuerter FET 12a ist, muß eine Steuerspannung V an den Steuereingang 12-3 angelegt werden; demgemäß sind der Kondensator 26 und der Spannungsfolger 28, in welchem ein NPN-Transistor 30 benutzt wird, vorgesehen. Der Kollektor des Transistors 30 ist mit einer Quelle positiven Betriebspotentials +V verbunden, während die Basis und der Emitter mit der nichtgemeinsamen Klemme des Umwandlungskondensators 26 bzw. mit dem Eingang 12-3 der gesteuerten Schaltvorrichtung 12 verbunden sind. Eine Kapazität 32 kann zwischen den Eingang 12-3 und die Klemme 12-2 geschaltet sein, um die Hochfrequenzstabilität der Vorrichtung 12 zu verbessern.

Die Stromquelleneinrichtung 16 enthält einen PNP-Transistor 34, dessen Emitterelektrode über einen Stromquelleneinstellwiderstand 36 mit der Quelle positiven Betriebspotentials +V verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 34 ist über den Quellenausgang 19 mit dem Eingang 24a des Spannungsf olgers 28 verbunden. Es ist eine Vorspannungsschaltung vorgesehen, die aus einem festen Widerstand 38 und einer Temperaturkompensationsdiode 39, welche zwischen das positive Betriebspotential +V und die Basis des Transistors 34 geschaltet ist, und aus einem festen Widerstand 40 besteht, dessen eine Klemme mit der Basis des Transistors 34 verbunden ist. Die Verbindung zwischen dem Emitter des Transistors 34 und dem Stromeinstellwiderstand 36 ist der Rückkopplungseingang 16-1. Die andere Klemme des Widerstands 40 ist mit einem Schaltsteuereingang 16-2 der Stromquelleneinrichtung verbunden. Der zweite Eingang 16-2 empfängt das Ausgangssignal eines Inverters 42 in der Schalteinrichtung 20. Der Eingang des Inverters ist mit der Ansteuereingangsklemme 10-1 der Schaltungsanordnung verbunden. Die Katode einer Schnellausschaltdiode 44 ist ebenfalls mit der Klemme 10-1 verbunden, während ihre Anode mit dem Eingang 12-3 der gesteuerten Schaltvorrichtung verbunden ist.

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Wenn Im Betrieb der Laststrom am Anfang ausgeschaltet ist, was durch das Anlegen einer Ansteuereingangsspannung V. von. im wesentlichen null Volt an die Klemme 10-1 in bezug auf die gemeinsame Klemme 10-2 erleichtert wird, wird jegliche Ladung an der Gateelektrode der Leistungsschalt-FET-Vorrichtung 12a über die in Durchlaßrichtung betriebene Diode 44 zur Masse geleitet. Der Ausgang des Inverters 42 ist auf einer relativ hohen Spannung, typisch etwa +V Volt, wodurch der Stromquellentransistor 34 und der Spannungsfolgertransistor 30 beide im gesperrten Zustand sind. Ein Einschaltwert von +V Volt wird nun als Eingangsspannung V. an die Eingangsklemme 10-1 mit Bezug auf die gemeinsame Klemme 10-2 angelegt. Die Schnellausschaltdiode 44 wird in Sperrichtung betrieben und erscheint als ein großer Widerstand. Das Ausgangssignal des Inverters 42 fällt auf einen Wert von im wesentlichen null Volt ab, was bewirkt, daß der Transistor 34 einschaltet und Strom über den Eingang 24a zum Aufladen des Kondensators 26 liefert. Die Spannung an der Basis des Transistors 30 steigt an, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die durch den Strom aus der Quelle 16 bestimmt wird (der seinerseits durch die Größe des Widerstands 36 und die Werte der Widerstände 38 und 40 bestimmt wird) sowie durch den Kapazitätswert des Kondensators 26. Da die Spannung an der Basis des Transistors 30 ansteigt, liefert der Transistor 30 einen Ausgangsstrom, der den Kondensator 32 und die Gate-Source-Kapazität der Ausgangsvorrichtung 12a auflädt. Die Gatespannung der Ausgangsvorrichtung steigt mit der relativ großen Geschwindigkeit M an, bis die Schwellenspannung V.. erreicht wird. Erst wenn die Schwellenspannung erreicht ist, beginnt ein Strom I_T von der Klemme L₁ über die Last 11 durch den Leitungskanal (zwischen den Klemmen 12-1 und 12-2) der Schaltvorrichtung 12a zu der Klemme L₂ zu fließen.

Die Wirkung der Stromquelle hält einen konstanten Spannungsabfall an dem Widerstand 36 und deshalb einen konstanten Strom in diesem Widerstand aufrecht. Dieser Spannungsabfall

- -tt-

ist ungefähr gleich der Spannung an dem Widerstand 38. Der Kollektorstrom des Transistors 34, der zum Aufladen des Kondensators 26 zur Verfügung steht, ist dann gleich der Differenz zwischen dem konstanten Strom, welcher durch den Widerstand 36 fließt,und dem Strom, welcher in der Rückkopplungseinrichtung 18 fließt. Der Strom in dem Rückkopplungskondensator 18 ist gleich C(dV /dt), wobei V die Spannung an dem Rückkopplungskondensator 18 ist. Da V· gleich der Differenz zwischen der Ausgangsvorrichtung/Last-Spannung und der (konstanten) Spannung an dem ersten Eingang 16-1 ist, kommt es zu einer Verringerung des Kollektorstroms der Größe (CdV/dt) in der Vorrichtung 34. Es gibt demgemäß eine Abnahme in der Geschwindigkeit, mit der sich die Kapazität 26 auflädt, und die Geschwindigkeit, mit der sich die Gatespannung V der Steuervorrichtung ändert, wird auf die Geschwindigkeit M¹ reduziert. Der Laststrom steigt deshalb mit der niedrigeren Geschwindigkeit M¹ an, bis der Sättigungswert V erreicht und die Ausgangsvorrich-

el

tung im wesentlichen vollständig eingeschaltet ist, in welchem Punkt die zeitliche Änderung der Lastspannung abnimmt. Diese Abnahme der zeitlichen Änderung der Lastspannung bewirkt, daß die dV/dt-Rückkopplung über die Kapazität 18a abnimmt, wodurch der Kollektorstrom des Transistors 34 auf seinen Anfangswert ansteigt. Daraufhin nimmt der durch die Quelle 16 an die Kapazität 26 abgegebene Strom mit der anfänglichen Geschwindigkeit zu, und die Gatespannung V der gesteuerten Schaltvorrichtung steigt nun mit der schnelleren Geschwindigkeit M an, wodurch die Vorrichtung so angesteuert wird, daß an ihr der niedrigste Drain-Source-Spannungsabfall auftritt und somit die Verlustleistung in der Vorrichtung reduziert wird.

Wenn die Schaltung ausgeschaltet wird, indem ein Ansteuereingangssignal V. von im wesentlichen null Volt geliefert wird, liefert der Ausgang des Inverters 42 ein hohes Signal (+V), welches die Stromquelleneinrichtung 16 ausschaltet, während die Diode 44 leitet und einen Weg niedrigen

Widerstands für das schnelle Abführen der Ladung von dem Kondensator 32 und der Gate-Source-Kapazität der Ausgangsvorrichtung bildet, wodurch die Stromleitung der Ausgangsvorrichtung schnell auf null abfällt und die Last ausschaltet. Der Kondensator 26 wird über die Basis-Emitter-Strecke des NPN-Transistors 30 entladen.

Eine Schaltungsanordnung 10b, die in Fig. 1b dargestellt ist, sorgt für denselben Vorgang des gesteuerten Einschaltens/schnellen Ausschaltens bei gleichen spannungsgesteuerten Schaltvorrichtungen, wobei aber eine Wechselstromquelle an die Leitungsklemmen L- und L2 angeschlossen ist. Zum Berücksichtigen der periodisch wechselnden Polaritäten der Wechselstromquelle besteht die Schaltvorrichtung 12 aus einem Paar Anreicherungs-FETs 12a und 12b, deren Source-Elektroden gemeinsam mit einer gemeinsamen Schaltungsmasse 10-2 verbunden sind. Der Drain-Source-Leitungskanal jedes FETsist durch eine Diode 12c bzw. 12d überbrückt, die in einer Richtung gepolt ist, welche zu der entgegengesetzt ist, in welcher Strom durch eine der Vorrichtungen 12a und 12b in der geeigneten Halbperiode der Quellenwellenform zu leiten ist. In typischen Leistungs-MOSFETs sind rückwärtsleitende Dioden 12c und 12d in den Vorrichtungen 12a und 12b parasitär vorhanden und brauchen nicht als diskrete externe Vorrichtungen vorgesehen zu werden. Wenn daher die Klemme L₁ in bezug auf die Klemme L₂ positiv ist, kann Strom durch die Last 11 und die in Reihe geschaltete Schaltvorrichtung fließen, d.h. durch die Vorrichtung 12a (wenn diese eingeschaltet ist) und dann durch die in Durchlaßrichtung betriebene Diode 12d zur Klemme L₂; wenn die Klemme L- in bezug auf die Klemme L₂ negativ ist, fließt Strom von der Klemme L₂ durch die Schaltvorrichtung 12b (wenn diese eingeschaltet ist), von dieser aus durch die in Durchlaßrichtung betriebene Diode 12c und die Last 11 zu der Klemme L₁. Die Gateelektroden beider Schaltvorrichtungen 12a, 12b sind gemeinsam mit der Eingangsklemme 12-3 der gesteuerten Schaltvorrichtung verbunden.

Weil wieder spannungsgesteuerte Schaltvorrichtungen benutzt werden, wird der gleiche Spannungsfolger 24 benutzt, und zwar mit einer gleichen Stromquelleneinrichtung 16. Die Rückkopplungseinrichtung 18 muß die Doppelpolaritäten des Quellensignals berücksichtigen, wodurch eine erste und eine zweite Rückkopplungsdifferenzierkapazität 18a, 18b (für eine dV/dt-Rückkopplung) benutzt werden. Reihenrückführungswiderstände 18c und I8d sind mit den Rückkopplungskapazitäten 18a bzw. 18b in Reihe geschaltet und haben eine gemeinsame Klemme, die mit dem Steuereingang 16-1 der Stromquelleneinrichtung verbunden ist. Die Widerstände 18c und 18d bewirken gemeinsam mit dem Stromeinstellwiderstand 36, daß die differenzierte Lastspannung gedämpft wird.

Ein invertiertes Schalteransteuersignal, das bei einem Wert von im wssentlichen null des Betxiebspotentials die Schaltung 10b in den "Ein"-Zustand und bei einem Betriebspotentialwert von +V in den "Aus"-Zustand schaltet, wird als Eingangsspannung Vj zwischen den Klemmen 10-1 und 10-2 benutzt, um eine Form der Vielseitigkeit der grundlegenden Schaltungsanordnung zu verdeutlichen. Als ein weiteres Beispiel für die Vielseitigkeit wird die Schnellausschaltdiode 44 durch einen Invertertransistor 42 gesteuert, dessen Kollektor-, potential durch den Ausgang der Stromquelle 16 geliefert wird. Der Invertertransistor 42 empfängt das Basisansteuersignal über einen Basiswiderstand 44, der mit der Eingangsklemme 10-1 verbunden ist.

Für den Betrieb der Schaltungsanordnung 10b wird angenommen, daß diese das "Aus"-Potential mit dem Wert +V für eine ausreichende Zeit empfangen hat, so daß der Transistor 42 in Sättigung gegangen ist, um die Diode 44 in Durchlaßrichtung vorzuspannen und einen Pfad niedrigen Widerstands zum Ableiten sämtlicher Ladung aus den Gatestromkreisen der Vorrichtungen 12a und 12b zu bilden, wodurch der Strom aufgehört hat, durch die Last 11 zu fließen. Die Stromquelle ist ebenfalls in den "Aus"-Zustand vorgespannt, und der Kondensator 26 ist über den gesättigten Schalttransistor 42,

die Diode 44 und die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 30 entladen worden. Wenn die Eingangsspannung V. auf den Wert von im wesentlichen null abfällt, geht der Schalttransistor 42 in den Sperrzustand und die Diode 44 in ihren Sperrichtungszustand hohen Widerstands. Die Stromquelleneinrichtung 16 wird aktiv und liefert einen im wesentlichen konstanten Ladestrom an dem Ausgang 19, um die Spannung an dem Kondensator 26 mit einer relativ großen Geschwindigkeit im wesentlichen linear zu vergrößern. Der relativ schnelle Anstieg der Kondensatorspannung wird gefolgt durch den Spannungsfolgertransistor 30 und erscheint als die relativ schnell ansteigende Spannung mit der Geschwindigkeit M an den Gateelektroden der Vorrichtungen 12a und 12b. Wie erwähnt, fließt kein nennenswerter Strom in dem Drain-Source-Kanal der Vorrichtung 12a oder 12b, bis ein Gate-Schwellenpotential V.. erreicht wird. Daraufhin beginnt Strom durch die Last 11 zu fließen, und die Lastspannung steigt an. In Abhängigkeit von der Halbperiodenpolarität der Wechselstromquelle wird die ansteigende Lastspannung durch den zugeordneten Rückkopplungskondensator 18a oder 18b differenziert und ergibt einen Strom in dem zugeordneten Widerstand 18c oder 18d, der von dem konstanten Strom subtrahiert wird, welcher durch den Widerstand 36 fließt. Es tritt deshalb ein kleinerer Strom an dem Kollektor des Transistors 34 auf, und die Spannung des Kondensators 26 ändert sich mit einer langsameren Geschwindigkeit M¹, wobei diese sich mit längsamerer zeitlicher Änderung ändernde Gatespannung an die Schaltvorrichtungen angelegt wird. Die Vorrichtungen vergrößern den Laststrom mit dieser langsameren Geschwindigkeit, bis die Vorrichtungen im wesentlichen gesättigt sind, und der Laststrom im wesentlichen auf seiner "Voll-Eiri"-Größe ist. Daraufhin nimmt die zeitliche Änderung der Lastspannung ab und verringert die Größe des Stroms, der an dem Stromquelleneingang 16-1 abgeleitet wird. Das bewirkt, daß der Stromfluß aus dem Stromquellenausgang 19 auf seinen ursprünglichen Wert ansteigt. Daher nimmt der Strom, der den Kondensator 26 auflädt, zu, und die Gatespannung steigt

wieder mit der ursprünglichen, relativ schnellen Geschwindigkeit M, um die Vorrichtungen vollständig zu sättigen und den Spannungsabfall zwischen den Klemmen 12-1 und 12-2 der gesteuerten Schaltvorrichtung zu senken. Wenn die Schaltungsanordnung ausgeschaltet wird, indem die Eingangs spannung V_in auf den "Aus"-Wert +V erhöht wird, wird die Stromquelleneinrichtung 16 ausgeschaltet, der Schalttransistor 42 wird gesättigt und gespeicherte Gateladung fließt durch die in Durchlaßrichtung betriebene Diode 44, wodurch die Schaltvorrichtungen 12a und 12b schnell abgeschaltet werden.

Fig. 1c zeigt eine Spannungsrückkopplungsschaltungsanordnung 10c zum schnellen Einschalten/gesteuerten Ausschalten einer spannungsgesteuerten Schaltvorrichtung(in einer unipolaren Schaltung). Wie in der Schaltung 10a nach Fig. 1a wird eine Stabilitätskapazität 32 in der gesteuerten Schaltvorrichtung 12 benutzt, während eine Rückkopplungskapazität 18a benutzt wird, um für die Spannungsrückkopplung zu der Stromquelleneinrichtung 16' zu sorgen. Die Schalteinrichtung 20 enthält den Inverter 42 und die Diode 44, deren Polarität umgekehrt ist, da die Schaltungsanordnung nun für ein schnelles Einschalten sorgt, im Gegensatz zu der Diodenrichtung zum schnellen Ausschalten wie bei der Schaltungsanordnung 10a.

Da die Richtung des gesteuerten Vorganges umgekehrt ist, wird die Polarität des Stromquelleneinrichtungstransistors 34' umgekehrt, d.h., es wird ein NPN-Transistor benutzt. Ebenso werden die Potentiale an den Elektroden umgekehrt, so daß der Emitter des Transistors 34· über den Stromeinstellwiderstand 36' mit der gemeinsamen Klemme 10-2 der Schaltungsanordnung verbunden ist. In der Vorspannschaltung der Stromquelleneinrichtung sind ein Reihenwiderstand 38' und eine Temperaturkompensationsdiode 39' in Reihe zwischen die Basis des Transistors 34' und das entfernteste Ende des Widerstands 36', d.h. die gemeinsame Schaltungsanordnungs-

klemme 10-2 geschaltet. Ein zweiter Widerstand 40' in der Vorspannschaltung der Stromquelleneinrichtung ist zwischen die Basis des Transistors 34' und die Schaltsteuerklemme 16'-2 der Stromquelleneinrichtung geschaltet. Der Stromquelleneinrichtungsrückkopplungseingang 16'-1 ist noch mit dem Emitter des Transistors 34' verbunden, während der Stromquellenausgang 19' noch von dem Kollektor des Transistors 34' abgenommen wird.

Da noch eine spannungsgesteuerte Ausgangsvorrichtung 12a benutzt wird, ist der Spannungsfolger 24' erforderlich. Die Ladekapazität 26' ist zwischen die gemeinsame Schaltungsanordnungsklemme 10-2 und den Spannungsfolgereingang 24'a geschaltet, mit dem außerdem die Basis des Folgertransistors 30" verbunden ist. Weil aber die Richtung des Vorganges umgekehrt ist, ist der Folgertransistor 30' nun ein PNP-Transistor, dessen Emitter noch mit dem Folgerausgang 24b¹ und mit dem Eingang 12-3 der gesteuerten Schaltvorrichtung verbunden ist. Der Folgertransistorkollektor muß zu einer Potentialquelle zurückgeführt werden, die niedriger ist als die Gatespannung V. obgleich diese Verbindung nur notwendig ist, wenn die Ausgangsvorrichtung ausgeschaltet werden soll. Da die Schaltsteuereinrichtung 20 so aufgebaut ist, daß der Laststrom bei einer Eingangsspannung V. von im wesentlichen null Volt ausgeschaltet wird, ist der Kollektor des Transistors 30* mit der Ansteuereingangsklemme 10-1 verbunden.

Im Betrieb wird angenommen, daß die Schaltungsanordnung für eine relativ lange Zeit ausgeschaltet gewesen ist, wodurch die Ansteuereingangsspannung V_in von im wesentlichen null Volt zwischen der Eingangsklemme 10-1 und der gemeinsamen Klemme 10-2 als ein relativ hohes Potential +V an dem Stromquelleneingang 16'-2 erschienen ist und die Transistoren 34' und 30' eingeschaltet und die Ausgangsvorrichtungsgatespannung V auf den Wert von im wesentlichen null Volt reduziert hat. Ebenso war die Einschaltdiode 44 wegen des

"Aus"-Eingangspannungswertes in Sperrichtung vorgespannt und ist in dem Zustand hohen Widerstands. Der Laststrom wird eingeschaltet, indem ein hoher Wert von +V an die Eingangsklemme 10-1 angelegt wird, wodurch die Einschaltdiode 44 in Durchlaßrichtung betrieben und die Schaltvorrichtungseingangskapazität auf eine Gatespannung V schnell aufgeladen wird, wodurch die Vorrichtung 12a in die Sättigung getrieben wird. Gleichzeitig damit fällt die Ausgangsspannung des Inverters 42 an dem Stromquelleneingang 16'-2 auf einen niedrigen Wert und schaltet den Stromquellentransistor 34' aus. Die Spannung an dem Kondensator 26' wird veranlaßt, im wesentlichen auf den Wert an der Gateelektrode der Ausgangsvorrichtung 12a anzusteigen, und zwar aufgrund des Stromflusses durch den nun in Durchlaßrichtung vorgespannten Basis-Emitter-Übergang des Transistors 30'.

Anschließend wird die Schaltungsanordnung ausgeschaltet, indem die Schaltungsanordnungsklexame 10-1 mit einer Eingangsspannung V. angesteuert wird und dadurch auf den Wert von im wesentlichen null zurückkehrt. Die Einschaltdiode 44 wird sofort in Sperrichtung vorgespannt und erscheint als ein hoher Widerstand. Die Inverterausgangsspannung an dem Stromquelleneingang 16'-2 steigt abrupt im wesentlichen auf den Wert +V an und schaltet den Stromquellentransistor 34' ein. Der Kollektorstrom aus der Klemme 19* wird am Anfang durch die Vorspannungsschaltung aus den Widerständen 38* und 40' und der Kompensationsdiode 39* und durch die Größe des Stromeinstellwiderstands 36' festgelegt. Die Spannung an der Kapazität 26' beginnt abzunehmen, was die Spannung an dem Folgerausgang 24b¹ veranlaßt abzunehmen, wodurch die Schaltvorrichtungsgatespannung V mit der schnellen Geschwindigkeit M abzunehmen beginnt. Die Drain-Source-Spannung der Schaltvorrichtung beginnt anzusteigen, da die Vorrichtung beginnt, aus der Sättigung in den aktiven Bereich zu gehen; der Laststrom nimmt jedoch erst nennenswert ab, wenn die Sättigungsschwellenspannung (der Größe V_ grösser als die Leitungsschwellenspannung V._) erreicht wird.

Wenn der Sättigungsschwellenwert erreicht wird und die Vorrichtung aus der Sättigung in den aktiven Bereich geht, beginnt der Laststrom abzunehmen. Die Zunahme der Drain-Source- Spannung der Schaltvorrichtung wird über die Rückkopplungskapazität 18a rückgekoppelt und bewirkt, daß ein Strom aus der Stromquellensteuerklemme 16'-1 entnommen wird. Diese Stromentnahme verringert vorübergehend den an dem Kollektor des Transistors 34' verfügbaren Strom. Deshalb wird die zeitliche Änderung der Spannung an dem Kondensator 26' verringert, und die Ausgangsschaltvorrichtungsgatespannung V nimmt mit der kleineren Geschwindigkeit M¹ ab. Wenn die Schaltvorrichtung 12a die Schwellenspannung V._ passiert, nimmt die zeitliche Änderung der Lastspannung ab, wodurch ein kleinerer Umgehungsstrom durch die Rückkopplungskapazität 18a fließt und der aus dem Kollektor des Transistors 34' verfügbare Strom auf seinen ursprünglichen Wert ansteigt. Daraufhin kehrt die zeitliche Änderung der Spannung an der Kapazität 26' im wesentlichen auf den ursprünglichen Wert zurück, wodurch das Absinken der Gatespannung V wieder mit der höheren Geschwindigkeit M erfolgt, bis die Gatespannung im wesentlichen die Größe null hat, wodurch die Ausgangsschaltvorrichtung 12a sicher in den Sperrbereich gebracht wird.

Fig. 1d zeigt eine Spannungsrückkopplungsschaltungsanordnung 1Od sowohl zum gesteuerten Einschalten als auch zum gesteuerten Ausschalten einer spannungsgesteuerten Schaltvorrichtung (in einer unipolaren Schaltung). Weil sowohl das Einschalten als auch das Ausschalten zu steuern sind, wird keine schnell schaltende Diode in der Schalteinrichtung 20 benutzt; es wird nur der Inverter 42 benutzt, um für das Einschalten bei einer positiven Spannung zu sorgen, die größer als die Spannung ist, welche zum Ausschalten erforderlich ist. Es sei angemerkt, daß wie in Fig.1b ein Inverter zwischen den Schaltungsanordnungseingang 10-1 und den Steuereingang 16 * * der Stromquelle 16-2" nicht erforderlich ist, wenn die entgegengesetzte Steuerrichtung (z.B.

eine höhere positive Spannung für den "Aus"-Zustand gegenüber dem "Ein"-Zustand) benutzt werden soll.

Weil sowohl das Einschalten als auch das Ausschalten gesteuert werden sollen, werden in der Stromquelleneinrichtung 16'* zwei komplementäre Vorrichtungen verwendet; ein Stromquellentransistor 34a'' wird zum gesteuerten Einschalten und ein Stromquellentransistor 34b¹' zum gesteuerten Ausschalten benutzt. Der PNP-Transistor 34a¹' hat einen Einschaltstromeinstellwiderstand 36a¹', welcher zwischen seinen Emitter und eine Quelle positiven Potentials +V geschaltet ist/ und eine Vorspannungsschaltung aus einem Widerstand 38a'¹ und einer Temperaturkompensationsdiode 39a¹¹, die zwischen die Quelle +V und die Transistorbasis geschaltet ist, und aus einem Widerstand 40a'¹/ der zwischen die Basis und den Steuereingang 16-2'' geschaltet ist. Der Emitter des NPN-Stromquellentransistors für den Ausschaltteil der Quelle ist über den Stromquellenwiderstand 36b'¹ mit der gemeinsamen Klemme 10-2 der Schaltungsanordnung verbunden/ und der Transistor weist eine Vorspannungsschaltung mit einem ersten Widerstand 38b¹¹ und einer Temperaturkompensationsdiode 39b'¹, die zwischen die Basis des Transistors 34b¹' und die gemeinsame Klemme 10-2 der Schaltungsanordnung geschaltet ist, unimit einem Widerstand 40b*' auf, der zwischen die Basis und den Steuereingang 16-2' * geschaltet ist. Die Kollektoren der beiden Transistoren 34a¹' und 34b'¹ sind zu der Stromquellenausgangsklemme 19*' parallel geschaltet. Der Spannungsfolger 24'· erfordert ebenfalls ein Paar komplementärer Transistoren 30a und 30b, deren Emitter gemeinsam mit dem Spannungsfolgerausgang 24''b und mit dem Steuereingang 12-3 der gesteuerten Schaltvorrichtung verbunden sind. Der Kollektor des NPN-Folgertransistors 30a ist mit einer Quelle positiven Potentials +V verbunden, während der Kollektor des PNP-Folgertransistors 30b mit der gemeinsamen Klemme 10-2 verbunden ist. Die Basen der beiden Transistoren sind gemeinsam mit der nichtgemeinsamen Klemme des Ladekondensators und mit dem Ausgang 19' ' der Stronquelleneinrichtung verbunden.

Im Betrieb wird angenommen, daß die Eingangsspannung V. zwischen der Eingangsklemme 10-1 der Schaltungsanordnung und der gemeinsamen Klemme 10-2 der Schaltungsanordnung auf einem "Aus"-Wert von im wesentlichen null für eine gewisse Zeitspanne gewesen ist, daß der Stromquellentransistor 34b'' in dem aktiven Zustand ist und daß der Stromquellentransistor 34a¹' in dem Sperrzustand ist. Die Spannung an dem Kondensator 26 hat im wesentlichen die Größe null, ebenso wie die Gatespannung V der gesteuerten Schaltvorrichtung· Die Schaltvorrichtung 12a ist deshalb in dem vollständig gesperrten Zustand, und es fließt kein Laststrom. Wenn die Eingangsspannung V. auf den "Ein"-Wert +V erhöht wird, fällt die Spannung an dem Stromquelleneingang 16-2'^f auf den Wert von im wesentlichen null. Der Stromquellentransistor 34b¹' wird in den Sperrzustand geschaltet, und der Stromquellentransistor 34a¹' wird aktiv. Strom fließt in den Kondensator 26, und die Spannung an dem Kondensator steigt an, was von einem entsprechenden Anstieg der Steuerspannung V der gesteuerten Schaltvorrichtung begleitet ist. Die Spannung V steigt mit der relativ schnellen Geschwindigkeit M an, bis der Schaltschwellenwert der Vorrichtung 12a erreicht ist, wenn der Strom zu der Last 11 und zu dem Leitungskanal der Vorrichtung 12a zu fließen beginnt. Auf den Laststromfluß hin steigt die Spannung an der Last 11 an, und der über den Rückkopplungskondensator 18a abgeleitete Strom steigt an, was zur Folge hat, daß der Strom, der aus dem Stromquelleneinrichtungsausgang 19*' fließt, abnimmt. Daraufhin wird die Aufladegeschwindigkeit des Kondensators 26 verringert/ so daß die Schaltvorrichtungsgatespannungsgeschwindigkeit auf die langsamere Geschwindigkeit M¹ reduziert wird. Wenn die Schaltvorrichtung im wesentlichen die Sättigung erreicht hat, wird die Lastspannungsänderung langsamer und bewirkt, daß weniger Strom über den Rückkopplungskondensator 18a abgeleitet wird, woraufhin der Strom, der aus dem Stromquelleneinrichtungsausgang 19'' fließt, auf seinen ursprünglichen Wert zurückkehrt und mehr Strom in den Kondensator 26 leitet. Daraufhin steigt die Gatespannung der gesteuerten Schaltvorrich-

tung mit der schnelleren Geschwindigkeit M an und bringt die Vorrichtung schnell in die volle Sättigung.

Wenn die Eingangsspannung V. auf die "Aus"-Spannung von im wesentlichen null Volt umgeschaltet wird, steigt die Spannung an dem Stromquelleneingang 16-2'' abrupt auf etwa +V Volt an. Der Stromquellentransistor 34a'¹ ist nun in dem Sperrzustand, während der Stromquellentransistor 34b'¹ aktiv wird. Die Ladung wird nun von dem Kondensator 26 entfernt, was zur Folge hat, daß die Gatespannung V der Ausgangsvorrichtung mit der relativ schnellen Geschwindigkeit M fällt. Die Vorrichtung beginnt, die Sättigung zu verlassen, es tritt aber keine wesentliche Änderung der Laststromspannung auf, bis der Sättigungsschwellenwert erreicht wird. Daraufhin beginnt die Lastspannung abzunehmen, wobei die Abnahmegeschwindigkeit über die Rückkopplungskapazität 18b gekoppelt wird, um vorübergehend den in die Ausgangsklemme 19'" fließenden Strom zu reduzieren. Daraufhin wird die Entladungsgeschwindigkeit der Kapazität 26 verlangsamt, und die Ausgangsvorrichtungsgatespannung ändert sich mit der niedrigeren Geschwindigkeit M', was eine langsamere Änderung des Laststroms zur Folge hat. Nachdem die Laststromänderung im wesentlichen abgeschlossen ist und die Gatespannung der Ausgangsvorrichtung 12a den Schwellenwert V,^ erreicht hat, wird das Ausmaß der Rückkopplung zu dem Stromquelleneingang 16-1b'· verringert, und der Quelleneinrichtungsausgangsstrom kehrt zu seinem ursprünglichen Wert zurück. Die Ladung wird von der Kapazität 26 mit einer schnelleren Geschwindigkeit entfernt, wodurch die Gatespannung der Ausgangsvorrichtung auf die ursprüngliche, schnellere Geschwindigkeit M fällt, bis die Ausgangsvorrichtung 12a vollständig ausgeschaltet ist.

Fig. Ie zeigt eine Spannungsrückkopplungsschaltungsanordnung 10e zum gesteuerten Einschalten und gesteuerten Ausschalten einer stromgesteuerten Schaltvorrichtung (in einer unipolaren Schaltung). In dieser Schaltungsanordnung ist

die gesteuerte Schaltvorrichtung ein bipolarer Transistor 12c_f dessen Kollektorquellenstrom (und deshalb der durch die Last 11 fließende Strom) durch die Größe eines Stroms I_ gesteuert wird, welcher in den Vorrichtungssteuereingang 12c, d.h. in die Transistorbasis fließt. Ein Strom-Spannungswandler und Folger 24 ist nicht erforderlich, wodurch der Stromausgang 19' ' der Stroiuquelleneinrichtung 16 *' zum gesteuerten Einschalten und gesteuerten Ausschalten direkt mit dem Eingang 12-3 der gesteuerten Schaltvorrichtung verbunden ist. Die Schaltungsanordnung 1Oe stimmt im übrigen im wesentlichen mit der Schaltungsanordnung 10d praktisch überein. Der Betrieb der Schaltungsanordnung 10e ist ebenfalls im wesentlichen gleich (wenn der Leitungs- und der Sättigungsschwellenstrom des bipolaren Transistors an die Stelle der FET-Leitungs- und -Sättigungsschwellenspannungen treten), denn der einzige Unterschied besteht darin, daß während des Einschaltens der Strom aus dem Quellentransistor 34a¹' direkt der Ausgangstransistorbasis zugeführt wird, wohingegen während des Ausschaltens der Ausgangsstrom des Ausschalttransistors 34b¹¹ direkt der Ausgangsvorrichtungsbasis entnommen wird.

Fig. 1f zeigt eine Stromrückkopplungsschaltungsanordnung 1Of zum gesteuerten Einschalten und schnellen Ausschalten einer spannungsgesteuerten Schaltvorrichtung (in einer unipolaren Schaltung). Die Schaltung 1Of gleicht im wesentlichen der Schaltung 10a nach Fig. 1a mit der Ausnahme, daß die Rückkopplungseinrichtung 18 keinen Kondensator zum Koppeln von LastSpannungsänderungen (dV/dt) mit dem Stromquellentransistoremitter aufweist. Die Laststromrückkopplung (dl/dt) erfolgt durch die Verwendung eines Stromabtastwiderstands 18e, der zwischen die gemeinsame Klemme 10-2 der Schaltungsanordnung und die Leitungsklemme L~ einerseits und die Sourceelektrode der gesteuerten FET-Schaltvorrichtung 12a andererseits geschaltet ist. Auf das Fliessen des Laststroms I₁. durch den Abfühlwiderstand 18e hin tritt eine Spannung an diesem Widerstand auf, bei der es

sich um eine laststrombezogene Spannung handelt, die über die Kapazität 18a zu der Eingangsklemme 16-3 an der Stromquellentransistorbasis rückgekoppelt wird. Wenn der Laststrom I- ansteigt, tritt daher eine größere Spannung an dem Widerstand 18e auf, und das Basispotential des Stromquellentransistors 34 steigt an, wodurch die Spannung an dem Stromeinstellwiderstand 36 verringert wird, damit sich die niedrigere Geschwindigkeit M¹ während des Einschaltens ergibt.

Alternativ braucht der Stromabfühlwiderstand 18e nicht benutzt zu werden, denn er kann durch einen Transformator 18f ersetzt werden. Die Primärwicklung 18f-1 des Transformators ist in Reihe zwischen die Last 11 und den Drain-Source-Leitungskanal der Schaltvorrichtung 12a geschaltet. Die Transformatorsekundärwicklung 18f-2 ist zwischen das gemeinsame Potential und den Trennrückkopplungskondensator 18a geschaltet. Wenn der Laststrom während des gesteuerten Einschaltens anzusteigen beginnt, steigt der Spannungsabfall an der Primärwicklung 18f-1 an, und dieser Anstieg der Spannung wird mit der Sekundärwicklung 18f-2 und mit der Stromquelleneingangsklemme 16-3 gekoppelt, wodurch der Stromquellenausgangsstrom vorübergehend verringert wird. Es können andere bekannte Formen der Stromrückkopplung benutzt werden, und die Laststromrückkopplungsanordnung kann bei einem Schaltkreis zum schnellen Einschalten/gesteuerten Ausschalten oder zum gesteuerten Einschalten/gesteuerten Ausschalten benutzt werden, je nach dem besonderen Endzweck.

Mehrere gegenwärtig bevorzugte Ausfuhrungsformen der hier beschriebenen Schaltungsanordnung zum gesteuerten Schalten von nichtregenerativen Leistungshalbleitern sowie mehrere bevorzugte Verwendungszwecke der Verfahren zum gesteuerten Schalten sind dargelegt worden. Für den Fachmann bieten sich viele Variationen und Modifizierungen an, insbesondere in Fällen, in denen mit Netzfrequenz oder mit anderen Frequenzen geschaltet wird, wo der Schaltverlust, der durch

die etwas langsamere Änderung des Laststroms hervorgerufen wird, eine mögliche Alternative zu den Verlusten bietet, die in passiven Snubbern und Filtern gegen elektromagnetischen Brumm auftreten.

Claims

Patentansprüche:

Mj Verfahren zum gesteuerten Schalten einer nichtregenerativen Leistungshalbleitervorrichtung zwischen einem voll ausgeschalteten Zustand und einem voll eingeschalteten Zustand, die einen gesteuerten Stromfluß bei einem Leitungsschwellenwert und einem Sättigungsschwellenwert auf ein Steuerelektrodensignal hin hat, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Liefern eines Ansteuersignals, das eine erste und eine zweite Charakteristik hat, um die Vorrichtung in einen zugeordneten Zustand des voll eingeschalteten bzw. voll ausgeschalteten Stromflusses zu bringen;

b) Wählen wenigstens einer Richtung der Änderung zwischen dem ersten und dem zweiten Zustand des Ansteuersignals als zugeordnete gesteuerte Richtung der Änderung des Steuerelektrodensignals;

c) Ändern des Steuerelektrodensignals mit einer ersten Geschwindigkeit M auf eine Änderung des Ansteuersignals in jeder gewählten gesteuerten Richtung hin und bis von den Schwellenwerten ein erster erreicht ist;

d) anschließendes Reduzieren der Änderungeschwindigkeit des Steuerelektrodensignals in der gesteuerten Richtung

auf eine zweite Geschwindigkeit M', die kleiner als die erste Geschwindigkeit M ist, bis der andere Schwellenwert erreicht wird; und

e) anschließendes Vergrößern der Änderungsgeschwindigkeit des Steuerelektrodensignals in der gesteuerten Richtung auf eine andere Geschwindigkeit, die größer als die zweite Geschwindigkeit M¹ ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Geschwindigkeit des Schrittese) im wesentlichen gleich der ersten Geschwindigkeit M des Schrittes c) ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt b) folgenden Schritt beinhaltet: Wählen des Ansteuersignal" und der gesteuerten Richtung der Änderung als diejenige Richtung, in der der Vorrichtungsstromfluß eingeschaltet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch folgenden weiteren Schritt: im wesentlichen sofortiges Ändern des Steuerelektrodensignals von einem Wert, der größer als der Sättigungsschwellenwert ist, in einen Wert, der kleiner als der Leitungsschwellenwert ist, wenn sich das Ansteuersignal in einer entgegengesetzten Richtung ändert, in der der Vorrichtungsstromfluß ausgeschaltet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt b) folgenden Schritt beinhaltet: Wählen der Ansteuersignal- und der gesteuerten Richtung der Änderung als die Richtung in welcher der Vorrichtungsstromfluß ausgeschaltet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch folgenden weiteren Schritt: im wesentlichen sofortiges Ändern des Steuerelektrodensignals von einem Wert, der kleiner als der Leitungsschwellenwert ist, in einen Wert, der größer als der Sättigungsschwellenwert ist, wenn sich das Ansteuer-

signal in einer entgegengesetzten Richtung ändert, in der der Vorrichtungsstromfluß eingeschaltet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt b) außerdem folgenden Schritt beinhaltet:
auch Wählen der AnSteuersignal- und der gesteuerten Richtung der Änderung als diejenige Richtung, in der der Vorrichtungsstromfluß eingeschaltet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung elektrisch mit einer stromverbrauchenden Last verbunden ist, gekennzeichnet durch folgenden weiteren Schritt:

f) Rückkoppeln eines auf einen Parameter der Last bezogenen Signals rum zu bestimmen, wann jeder Schwellenwert erreicht wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Lastparameter eine Lastspannung ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt

f) folgenden Schritt beinhaltet: Gewinnen des Rückkopplungssignals aus der zeitlichen Änderung der Lastspannung.
10. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Lastparameter ein Laststrom ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt f) folgenden Schritt beinhaltet: Gewinnen des Rückkopplungssignals aus der zeitlichen Änderung des Laststroms.
11. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Steuerelektrodensignal ein Steuerelektrodenstrom ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt c) folgenden weiteren Schritt beinhaltet: Bereitstellen einer Stromquelle zum Erzeugen des
Steuerelektrodenstroms mit im wesentlichen konstanter
Größe, und daß der Schritt d) den Schritt beinhaltet, einen Teil des Stroms aus der Quelle abzuleiten, um den Steuerelektrodenstrom zu reduzieren, und zwar auf die Größe und die Dauer des aus der Last rückgekoppelten Signals hin.
12. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Steuerelektrodensignal eine Steuerelektrodenspannung ist, dadurch gekennzeichnet/ daß der Schritt c) folgenden weiteren Schritt beinhaltet: Bereitstellen einer Stromquelle zum Erzeugen eines Stroms mit im wesentlichen konstanter Größe, Umwandeln des Steuerstroms in eine Steuerspannung und Liefern der Steuerspannung als das Steuerelektrodensignal, und daß der Schritt d) den Schritt beinhaltet: Ableiten eines Teils des Stroms aus der Quelle, um die daraus gebildete Steuerelektrodenspannung zu reduzieren, und zwar auf die Größe und die Richtung des aus der Last rückgekoppelten Signals hin.
13. Anordnung zum gesteuerten Schalten zwischen einem voll eingeschalteten Zustand und einem voll ausgeschalteten Zustand einer nichtregenerativen Halbleitervorrichtung, die einen steuerbaren Stromfluß mit einem Leitungsschwellenwert und einem SättigungsSchwellenwert hat, auf ein Steuerelektrodensignal hin, gekennzeichnet durch:

eine Einrichtung (20) zum Empfangen eines Ansteuersignals, das eine erste und eine zweite Charakteristik hat, mittels welchen die Vorrichtung (12) in den voll eingeschalteten bzw. voll ausgeschalteten Zustand des Stromflusses bringbar ist;

eine Stromquelleneinrichtung (16), die auf wenigstens eine der beiden Ansteuersignalcharakteristiken hin einen Strom liefert, um die Größe des Steuerelektrodensignals mit einer ersten Geschwindigkeit M zu ändern; und eine Einrichtung (18) zum Anlegen einesj Rückkopp lungssignals an die Stromquelleneinrichtung (16), um den Strom aus derselben zu ändern und die Änderungsgeschwindigkeit des Steuerelektrodensignals auf eine zweite Geschwindigkeit ΜΙ die kleiner als die erste Geschwindigkeit M ist, zu ändern, wenn der gesteuerte Stromfluß durch die Vorrichtung (12) zwischen dem Leitungs- und dem Sättigungsschwellenwert ist.
14. Anordnung nach Anspruch 13, wobei das Steuerelektrodensignal eine Steuerelektrodenspannung ist, gekennzeichnet durch: eine Einrichtung (28) zum Umwandeln des Stroms aus der Stromquelleneinrichtung (16) in eine Spannung zum Anlegen an die Vorrichtung (12) als die Steuerelektrodenspannung.
15. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelleneinrichtung (16) enthältreine Betriebspotentialquelle; eine Quellenvorrichtung (34), die eine Anzahl N von Elektroden hat; und eine Schaltung (24), die mit der Potentialquelle und mit (N-1) der Quellenvorrichtungselektroden verbunden und so ausgelegt ist, daß sie einen Fluß des Stroms aus einer verbleibenden Elektrode der Quellenvorrichtung mit der ersten Geschwindigkeit auf eine unter den beiden Ansteuersignalcharakteristiken ausgewählte Charakteristik hin bewirkt.
16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplungseinrichtung (18) mit einer der (N-1) Elektroden der Quellenvorrichtung (34) verbunden ist.
17. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle (16) in der Lage ist, den Halbleitervorrichtung sstromfluß aus dem voll ausgeschalteten Zustand in den voll eingeschalteten Zustand auf den Empfang der ersten Ansteuersignalcharakteristik hin zu steuern; und daß eine Einrichtung (42, 44) vorgesehen ist zum im wesentlichen sofortigen Ändern des Steuerelektrodensignals, damit die Leistungshalbleitervorrichtung (12) auf das Vorhandensein der zweiten Ansteuersignalcharakteristik hin aus dem voll eingeschalteten Zustand in den voll ausgeschalteten Zustand geschaltet wird.
18. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle (16) in der Lage ist, den Halbleitervorrichtungsstromfluß auf den Empfang der ersten Ansteuersignalcharakteristik hin aus dem voll eingeschalteten Zustand in den voll ausgeschalteten Zustand zu steuern; und daß weiter eine Einrichtung vorgesehen ist zum im wesentlichen sofortigen Ändern des Steuerelektrodensignals, damit die Leistungshalbleitervorrichtung (12) auf das Vorhandensein der zweiten Ansteuersignalcharakteristik hin aus dem voll ausgeschalteten Zustand in den voll eingeschalteten Zustand geschaltet wird.
19. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrische Last (11) mit der Leistungshalbleitervorrichtung (12) verbunden ist und daß die Rückkopplungseinrichtung (18) das Rückkopplungssignal auf die zeitliche Änderung der Lastspannung hin. liefert.
20. Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die das Rückkopplungssignal liefernde Einrichtung (18) ein kapazitives Reihenelement (18a) enthält.
21. Anordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die das Rückkopplungssignal liefernde Einrichtung (18) ein Widerstandselement in Reihe mit dem kapazitiven Element (18a) enthält, um in Verbindung mit der Schaltung (24) die Größe des Rückkopplungssignals zu dämpfen, das an die Stromquelleneinrichtung (16) angelegt wird.
22. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrische Last (11) mit der Leistungshalbleitervorrichtung (12) verbunden ist und daß die das Rückkopplungssignal liefernde Einrichtung (18) eine Einrichtung (18e, 18f) enthält zum Liefern des Rückkopplungssignals auf die zeitliche Änderung des durch die Last fließenden Stroms hin.
23. Anordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung enthält: ein Abtastwiderstandselement (18e), das mit der Last (11) in Reihe geschaltet ist, um das Rückkopplungssignal auf die zeitliche Änderung des Laststroms hin an die Stromquelleneinrichtung (16) abzugeben.
24. Anordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung enthält: einen Transformator (18f) mit einer Primärwicklung (18f-1), die mit der Last (11) in Reihe geschaltet ist, und mit einer Sekundärwicklung (18f-2), die das Rückkopplungssignal an die Stromquelleneinrichtung (16) auf die zeitliche Änderung des durch die Primärwicklung fließenden Stroms hin anlegt.