WO1999033160A1 - Elektrische schaltungsanordnung zur transformation von magnetischer feldenergie in elektrische feldenergie - Google Patents

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WO1999033160A1
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field energy
electrical
circuit arrangement
valve element
semiconductor
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PCT/DE1998/003603
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Heinz Mitlehner
Dieter Munz
Richard Schmidt
Dietrich Stephani
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Siemens Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the invention relates to an electrical circuit arrangement for transforming magnetic field energy into electrical field energy, with at least a first storage element for magnetic field energy, a second storage element for electrical field energy, a semiconductor valve element and an electrical switching element, which can assume at least a first and a second switching state, which are interconnected in such a way that magnetic field energy can be stored in the first storage element in the first switching state of the switching element, and in the second
  • the semiconductor valve element in particular represents a weak point in such known electrical circuit arrangements for transforming magnetic field energy into electrical field energy: on the one hand, the semiconductor valve element is exposed to high voltage fluctuations in the direction of passage in the passage direction of high voltage fluctuations in the amount of approximately the input voltage of the circuit arrangement. On the other hand, the semiconductor valve element should be voltage-resistant in the reverse direction up to a multiple of the input voltage of the circuit arrangement. The semiconductor valve element is subject to a high alternating load between the open and closed states. The performance of the semiconductor valve element thus significantly limits the performance of the entire circuit arrangement.
  • semiconductor valve elements are usually made of silicon Si. These have the disadvantage that high reverse voltages can only be achieved by means of correspondingly thick semiconductor junction layers in the semiconductor valve element. Thick semiconductor junction layers, however, have the disadvantage of having high dynamic switching losses.
  • the dynamic switching losses arise primarily during the transition of the semiconductor valve element from the blocking state into the through state and vice versa, in particular through the construction and dismantling of minority or majority carriers.
  • the dynamic switching losses cause correspondingly high thermal losses, which can lead to the destabilization of the semiconductor valve element.
  • the maximum power dissipation that can be dissipated by the semiconductor valve element limits the switching frequency of the switching element of the circuit arrangement and thus its performance due to its maximum thermal stability.
  • the first storage element for magnetic field energy and the second storage element for electrical field energy can be dimensioned in inverse proportion to the clock frequency. With higher switching frequencies, their size is reduced accordingly.
  • the object of the invention is to provide an electrical circuit arrangement for transforming magnetic field energy into electrical field energy, in which the disadvantages listed above are considerably reduced.
  • the semiconductor material of the semiconductor valve element has a band gap of at least 2 eV and a breakthrough field strength of at least 5 * 10/5 V / cm.
  • the advantage in particular of further embodiment variants of the electrical circuit arrangement according to the invention is that the Contains semiconductor material of the semiconductor valve element silicon carbide, gallium nitride or diamond.
  • the semiconductor material of the semiconductor valve element contains silicon carbide and in particular has a band gap of approximately 3 eV and a breakdown field strength of approximately 25 * 10 -5 V / cm.
  • An advantage of a further electrical circuit arrangement according to the invention is that the semiconductor material of the semiconductor valve element contains gallium nitride and in particular has a band gap of approximately 3.2 eV and a breakdown field strength of approximately 30 * 10 -5 V / cm.
  • the semiconductor material of the semiconductor valve element contains diamond and in particular has a band gap of approximately 5.5 eV and a breakdown field strength of approximately 100 * 10 -5 V / cm.
  • the semiconductor valve element of the electrical circuit arrangements according to the invention Due to the large band gap of the respective semiconductor material of the semiconductor valve element of the electrical circuit arrangements according to the invention in comparison with silicon, it is advantageously brought about that the semiconductor valve element has a high thermal stability.
  • the semiconductor valve element thus remains fully functional and in a stable operating state even at high operating temperatures.
  • the electrical circuit arrangements according to the invention can also be operated at high operating voltages due to the high breakdown field strength of the respective semiconductor material of the semiconductor valve element in comparison with silicon.
  • the electrical circuit arrangement according to the invention can advantageously also be operated as a power circuit with high reverse voltages. Due to the high breakthrough field strength, in particular the semiconductor material thickness of the semiconductor valve element can be reduced. This advantageously reduces the dynamic and thermal losses in the semiconductor valve element.
  • the switching frequency of the switching element of the electrical circuit arrangement can be increased.
  • a higher switching frequency makes it possible, in particular, to be able to dimension the components, preferably the first storage element for magnetic field energy and the second storage element for electrical field energy, much smaller.
  • this is associated with an increase in the performance of the entire electrical circuit arrangement.
  • the size of the electrical circuit arrangement is reduced.
  • the semiconductor valve element is a diode or, in particular, a Sclvc tk - - o e.
  • Schottky diodes with a semiconductor material according to the properties listed above have considerable advantages.
  • the Schottky diode need have no or only a slight oversizing, at least with regard to the technical properties.
  • the reverse voltage of the Schottky diode is high enough to use the electrical circuit arrangements according to the invention even at high operating voltages.
  • the semiconductor-metal transition of the Schottky diode can be made thin despite the high reverse voltage capacities, so that the dynamic losses are low even at high switching frequencies of the switching element. This makes it possible to use the advantageous characteristics of Schottky diodes as semiconductor valve elements of the electrical circuit arrangement according to the invention, even at high operating voltages and at high switching frequencies.
  • the circuit arrangements according to the invention are in a step-up converter, Buck divider, forward converter or power factor controller circuit used.
  • FIG. 1 shows an electrical circuit arrangement according to the invention for transforming magnetic field energy into electrical field energy
  • FIG. 2 shows a representation of band gaps with at least 2 eV of semiconductor materials of the semiconductor valve element, with a transition, for example, to a metallic Schottky contact,
  • FIG. 6 shows a flow converter circuit with an electrical circuit arrangement according to the invention
  • FIG. 7 shows a power factor controller circuit with an electrical circuit arrangement according to the invention.
  • FIG. 1 shows an example of an electrical circuit arrangement G according to the invention for transforming W from magnetic field energy M into electrical field energy E.
  • the electrical circuit arrangement G is in particular the input voltage UE is supplied and has at least a first storage element L for magnetic field energy M and a second storage element C for electrical field energy E.
  • the electrical circuit arrangement G has a semiconductor valve element D and an electrical switching element S.
  • the electrical switching element S can assume at least a first and a second switching state S1 or S2.
  • the first storage element L, the second storage element C, the semiconductor valve element D and the electrical switching element S are interconnected in such a way that magnetic field energy M can be stored in the first storage element L in the first switching state S1 of the switching element S, and the in the second switching state S2 of the switching element S.
  • magnetic field energy M can be transformed from the first storage element L into the second storage element C for electrical field energy E.
  • the energy flow resulting from the transformation of magnetic field energy M into electrical field energy E is conducted via the semiconductor valve element D.
  • the half valve element D in particular has one. Passage direction and a blocking direction, so that a transformation of magnetic field energy M into electrical field energy E is made possible in the passage direction, but the electrical field energy E stored in the second storage element C cannot react on the first storage element L due to the blocking direction.
  • a current II fed from the input voltage UE flows through the first storage element L, as a result of which magnetic field energy M is built up in it.
  • the input voltage UE can be an AC or a DC voltage.
  • the current II is interrupted by the transition of the switching element S to the second switching state S2, as a result of which a current 12 which is fed at least from the first storage element L and flows through the semiconductor valve element D in the direction of its passage.
  • the current 12 flows into the second storage element C and causes the structure of electrical field energy E, in particular in the form of the voltage UC.
  • the first storage element L is preferably an inductive element, for example a coil.
  • the second storage element C is preferably a capacitive element, for example a capacitor.
  • the electrical switching element S is preferably a semiconductor switching element, for example a field effect transistor.
  • the semiconductor valve element D is connected in parallel with at least one further, in particular identical semiconductor valve element D '. The parallel connection is advantageously possible without further additional measures, since the semiconductor valve element D or D 'described further below has a positive temperature coefficient. This is in particular in the form of a diode, preferably a Schottky diode. In the following, the invention is further described with reference to the components listed here as examples.
  • the semiconductor material of the semiconductor valve element D according to the invention has a band gap VB of at least 2 eV, in electron volts, and a breakthrough field strength EK of at least 5 * 10 -5 V / cm, in volts per centimeter, on.
  • the representation "10 ⁇ 5" corresponds to the representation "1E + 5".
  • the band gap VB of the semiconductor material of the semiconductor valve element D is symbolized with at least 2 eV according to the invention.
  • the band gap VB is the energy difference between the energy level of the valence band EV and the energy level of the conduction band
  • the energy level of the Fermini level is also shown.
  • the illustration in FIG. 2 is playfully related to a semiconductor transition to a metallic Schottky contact in the direction of the ordinate.
  • the breakdown field strength symbolized EK of the semiconductor material of the semiconductor valve element D according to the invention is at least 5 10 5 ⁇ / cm * V shown.
  • Values of a doping in l / cm ⁇ 3 of the semiconductor material of the semiconductor valve element D are shown as examples on the abscissa of the illustration in FIG. 3. The size specifications of this doping are only examples of selected sizes.
  • the semiconductor material of the semiconductor valve element D contains, in particular, silicon carbide SiC, gallium nitride GaN or diamond Cdia, ie carbon with a diamond crystal lattice structure, the semiconductor material having a band gap VB of at least 2 eV and a breakdown field strength EK of has at least 5 * 10 ⁇ 5 V / cm.
  • nrf " ⁇ ngs variantn invention includes the semiconductor material of the semiconductor valve element D, in particular silicon carbide SiC, gallium nitride GaN, or diamond CDIA.
  • the semiconductor material of the semiconductor valve element D of an embodiment of the electrical circuit arrangement G according to the invention or an embodiment variant of the invention contains silicon carbide SiC, then this has in particular a band gap VB of approximately 3 eV and a breakdown field strength EK of approximately 25 * 10 -5 V / cm , as exemplified in Figures 2 and 3.
  • the semiconductor material of the semiconductor valve element D contains an embodiment of the electrical circuit arrangement G according to the invention or an embodiment variant of the invention gallium nitride GaN, then this has in particular a band gap VB of approximately 3.2 eV and a breakdown field strength EK of approximately 30 * 10 -5 V / cm , as exemplified in Figures 2 and 3.
  • the semiconductor material of the semiconductor valve element D contains an embodiment of the electrical circuit arrangement G according to the invention or an embodiment variant of the invention diamond Cdia, this has in particular a band gap VB of about 5.5 eV and a breakdown field strength EK of about 100 * 10 -5 V / cm , as is also shown by way of example in FIGS. 2 and 3.
  • FIGS. 4 to 7 show exemplary advantageous circuit arrangements in which the invention is used.
  • FIG. 4 shows an example of a step-up converter circuit H with an electrical circuit arrangement G according to the invention, to which in particular an input voltage UE1 is supplied and which has an output voltage UAl.
  • the step-up converter circuit H has, for example, a coil Lll, a field effect transistor Sll, a semiconductor ClJ oX DU .. in particular a Schottky diode, and a capacitor Cll.
  • the coil Lll is in series with the
  • the field effect transistor Sll and the capacitor Cll are arranged behind the coil Lll.
  • the semiconductor diode DU is arranged in the forward direction between the field effect transistor Sll and the capacitor Cll and in series with the coil Lll.
  • the semiconductor diode D11 has a semiconductor material according to the invention.
  • FIG. 5 shows an example of a buck converter circuit T with an electrical circuit arrangement G according to the invention, to which in particular an input voltage UE2 is supplied and which has an output voltage UA2.
  • the buck converter circuit T has, for example, a coil L21, a field effect transistor S21 a terdiode D21, in particular a Schottky diode, and a capacitor C21.
  • the field effect transistor S21 is connected in series with the input voltage UE2.
  • the semiconductor diode D21 and the capacitor C21 are arranged behind the field effect transistor S21 in the reverse direction.
  • the coil L21 is arranged between the semiconductor diode D21 and the capacitor C21 and in series with the field effect transistor S21.
  • the semiconductor diode D21 has a semiconductor material according to the invention.
  • FIG. 6 shows an example of a forward converter circuit DW with an electrical circuit arrangement G according to the invention, to which in particular an input voltage UE3 is supplied and which has an output voltage UA3.
  • a primary circuit DW1 and / or a secondary circuit DW2 has the forward converter ⁇ ci-ai ung ⁇ -? , -lie electrical circuit arrangement G according to the invention.
  • the primary and the secondary circuit DW1 and DW2 are preferably decoupled from one another by means of a transformer T3.
  • the primary circuit DW1 has, for example, a first capacitor C31, a first coil L31, a first semiconductor diode D31, in particular a Schottky diode, and a first field effect transistor S31.
  • the first coil L31 is a partial winding of the primary coil winding, in particular a so-called demagnetization winding, of the transformer T3.
  • the secondary circuit DW2 has, for example, a second semiconductor diode D32, in particular a Schottky diode, a third semiconductor diode D33, a second coil L32 and a second capacitor C32.
  • the capacitor C31, the first coil L31 connected in series and in the reverse direction with the first semiconductor diode D31, and the first field effect transistor S31 connected in series with the primary side of the transformer T3 are arranged in parallel with the input voltage UE3.
  • the field effect transistor S31 is switched on and off, magnetic field energy from the first coil L31 is transformed into the first capacitor C31 as electrical field energy.
  • the third semiconductor diode D33 is connected in series to the secondary side of the transformer T3 in the forward direction. Parallel to the secondary side of the transformer T3, the second semiconductor diode D32 and the second capacitor C32 are arranged behind the third semiconductor diode D33 in the reverse direction.
  • the second coil L32 is arranged between the second semiconductor diode D32 and the second capacitor C32 and in series with the third semiconductor diode D33.
  • the first and / or the second semiconductor diode D31 or D32 have a semiconductor material according to the invention.
  • the third semiconductor diode D33 can also have a semiconductor material according to the invention.
  • a power factor circuit PFC of an electrical circuit arrangement G according to the invention is shown by way of example in FIG. 7, to which an input voltage UE4 is supplied in particular and which has an output voltage UA4.
  • the power factor circuit PFC is also referred to in particular as a so-called "power factor controller" circuit.
  • An outer cascade circuit PA and / or an inner cascade circuit PI of the power factor circuit PFC has the electrical switching circuit according to the invention. arrangement G on.
  • the outer cascade circuit PA has, for example, a first coil L41, a first field effect transistor S41 and a first semiconductor diode D41, in particular a Schottky diode.
  • the inner cascade circuit PI has, for example, a second coil L42, a second semiconductor diode D42, in particular a Schottky diode, and a third semiconductor diode D43.
  • the outer and inner cascade circuits PA and PI have a common capacitor C41.
  • the first coil L41 is in series with the input voltage UE4.
  • the first field effect transistor S41 and the capacitor C41 are arranged in parallel to the input voltage UE4 behind the first coil L41.
  • the first semiconductor diode D41 is arranged in the through direction.
  • the second coil L42 is connected to the common node between the first coil L41, the first field effect transistor S41 and the first semiconductor diode D41.
  • Parallel to the first field effect transistor S41, the second field effect transistor S42 and the capacitor C41 are arranged in series with the third semiconductor diode D43 connected in the forward direction and behind the second coil L42.
  • the second semiconductor diode D42 is arranged in the forward direction between the second field effect transistor S42 and the capacitor C41 and in series with the second coil L42.
  • the first and / or the second semiconductor diode D41 or D42 but preferably both, have a semiconductor material according to the invention.
  • the third semiconductor diode D43 can also have a semiconductor material according to the invention.

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Abstract

Die elektrische Schaltungsanordnung (G) zur Transformation (W) von magnetischer Feldenergie (M) in elektrische Feldenergie (E) weist wenigstens ein erstes Speicherelement (L) für magnetische Feldenergie ((M), ein zweites Speicherelement (C) für elektrische Feldenergie (E), ein Halbleiterventilelement (D) und ein elektrisches Schaltelement (S) auf. Gemäss der Erfindung weist das Halbleitermaterial des Halbleiterventilelements (D) einen Bandabstand (VB) von wenigstens 2 eV und eine Durchbruchfeldstärke (EK) von wenigstens 5*10^5 V/cm auf. Das Halbleitermaterial des Halbleiterventilelements (D) enthält insbesondere Siliziumcarbid (SiC), Galliumnitrid (GaN) oder Diamant (Cdia). Das Halbleiterventilelement (D) ist insbesondere eine Halbleiterdiode, vorzugsweise eine Schottky-Diode. Aufgrund der erfindungsgemässen, geringen dynamischen Schaltverluste des Halbleiterventilelements (D), ist die elektrische Schaltungsanordnung (G) mit kleinsten Bauteilgrössen auch bei hohen Betriebsspannungen und bei hohen Schaltfrequenzen einsetzbar.

Description

Beschreibung
Elektrische Schaltungsanordnung zur Transformation von magnetischer Feldenergie in elektrische Feldenergie
Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltungsanordnung zur Transformation von magnetischer Feldenergie in elektrische Feldenergie, mit wenigstens einem ersten Speicherelement für magnetische Feldenergie, einem zweiten Speicherelement für elektrische Feldenergie, einem Halbleiterventilelement und einem elektrischen Schaltelement, welches wenigstens einen ersten und einen zweiten Schaltzustand einnehmen kann, welche derartig miteinander verschaltet sind, daß im ersten Schaltzustand des Schaltelements magnetische Feldenergie im ersten Speicherelement speicherbar ist, und im zweiten
Schaltzustand des Schaltelements die magnetische Feldenergie aus dem ersten Speicherelement, über das Halbleiterventilelement geleitet, in das zweite Speicherelement für elektrische Feldeπsr-i---. rr.-"rto m'i erbar ist.
Einen Schwachpunkt bei derartigen, bekannten elektrischen Schaltungsanordnungen zur Transformation von magnetischer Feldenergie in elektrische Feldenergie stellt insbesondere das Halbleiterventilelement dar: Pro Energietransformations- Vorgang ist das Halbleiterventilelement in Durchgangsrichtung einerseits hohen SpannungsSchwankungen in der Höhe von annähernd der Eingangsspannung der Schaltungsanordnung ausgesetzt. Andererseits sollte das Halbleiterventilelement in Sperrichtung bis zu einem Mehrfachen der Eingangsspannung der Schaltungsanordnung spannungsfest sein. Dabei unterliegt das Halbleiterventilelement einer hohen Wechselbelastung zwischen Durchgangs- und Sperrzustand. Die Leistungsfähigkeit des Halbleiterventilelements beschränkt somit maßgeblich die Leistungsfähigkeit der gesamten Schaltungsanordnung.
Herkömmliche Halbleiterventilelemente sind in der Regel aus Silicium Si hergestellt. Diese weisen den Nachteil auf, daß hohe Sperrspannungen nur mittels entsprechend dicker Halbleiterübergangsschichten im Halbleiterventilelement erreichbar sind. Dicke Halbleiterübergangsschichten weisen aber den Nachteil auf, hohe dynamische Schaltverluste aufzuweisen. Die dynamischen Schaltverluste entstehen vorwiegend beim Übergang des Halbleiterventilelements vom Sperr- in den Durchgangszustand und umgekehrt, insbesondere durch den Auf- und Abbau von Minoritäts- bzw. Majoritätsträgern. Die dynamischen Schaltverluste verursachen entsprechend hohe thermische Ver- luste, die zur Destabilisierung des Halbleiterventilelements führen können. Des weiteren begrenzt die maximal vom Halbleiterventilelement abführbare Verlustleistung aufgrund deren maximalen thermischen Beständigkeit die Schaltfrequenz des Schaltelements der Schaltungsanordnung und damit deren Lei- stungsfähigkeit. Umgekehrtproportional zur Taktfrequenz sind insbesondere das erste Speicherelement für magnetische Feldenergie und das zweite Speicherelement für elektrische Feldenergie dimensionierbar. Mit höheren Schaltfrequenzen verringert sich dementsprechend deren Baugröße.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrische Schaltungsanordnung zur Transformation von magnetischer Feldenergie in elektrische Feldenergie anzugeben, in welcher die oben aufgeführten Nachteile erheblich reduziert sind.
Die Aufgabe wird gelöst mit den in den Ansprüchen 1, 5, 7 und 9 angegebenen elektrischen Schaltungsanordnungen, sowie den gemäß der Ansprüche 15 bis 20 verwendeten elektrischen Schaltungsanordnungen .
Vorteil der erfindungsgemäßen elektrischen Schaltungsanordnung ist es, daß das Halbleitermaterial des Halbleiterventilelements einen Bandabstand von wenigstens 2 eV und eine Durchbruchfeidstärke von wenigstens 5*10Λ5 V/cm aufweist.
Vorteil insbesondere weiterer Ausführungsvarianten der erfindungsgemäßen elektrischen Schaltungsanordnung ist es, daß das Halbleitermaterial des Halbleiterventilelements Siliziumcar- bid, Galliumnitrid oder Diamant enthält.
Vorteil einer weiteren erfindungsgemäßen elektrischen Schal- tungsanordnung ist es, daß das Halbleitermaterial des Halbleiterventilelements Siliziumcarbid enthält und insbesondere einen Bandabstand von etwa 3 eV und eine Durchbruchfeidstärke von etwa 25*10Λ5 V/cm aufweist.
Vorteil einer weiteren erfindungsgemäßen elektrischen Schaltungsanordnung ist es, daß das Halbleitermaterial des Halbleiterventilelements Galliumnitrid enthält und insbesondere einen Bandabstand von etwa 3,2 eV und eine Durchbruchfeidstärke von etwa 30*10Λ5 V/cm aufweist.
Vorteil einer weiteren erfindungsgemäßen elektrischen Schaltungsanordnung ist es, daß das Halbleitermaterial des Halbleiterventilelements Diamant enthält und insbesondere einen Bandabstand von etwa 5 , 5 eV und eine Durchbruchfeidstärke von etwa 100*10Λ5 V/cm aufweist.
Durch den im Vergleich mit Silicium großen Bandabstand des jeweiligen Halbleitermaterials des Halbleiterventilelements der erfindungsgemäßen elektrischen Schaltungsanordnungen wird vorteilhaft bewirkt, daß das Halbleiterventilelement eine hohe thermische Stabilität aufweist. Somit bleibt das Halbleiterventilelement auch bei hohen Betriebstemperaturen voll funktionstüchtig und in einem stabilen Betriebszustand. Des weiteren sind die erfindungsgemäßen elektrischen Schaltungs- anordnungen durch die im Vergleich mit Silicium hohe Durchbruchfeidstärke des jeweiligen Halbleitermaterials des Halbleiterventilelements auch bei hohen Betriebsspannungen betreibbar. Dadurch ist die erfindungsgemäße elektrische Schaltungsanordnung vorteilhaft auch als Leistungsschaltung mit hohen Sperrspannungen betreibbar. Durch die hohe Durchbruchfeidstärke ist insbesondere die Halbleitermaterialdicke des Halbleiterventilelements verringerbar. Dadurch reduzieren sich vorteilhaft die dynamischen und thermischen Verluste im Halbleiterventilelement. Einer- seits ist dieses dadurch geringeren Belastungen ausgesetzt, andererseits ist die Schaltfrequenz des Schaltelements der elektrischen Schaltungsanordnung vergrößerbar. Eine höhere Schaltfrequenz ermöglicht es insbesondere, die Bauteile, vorzugsweise das erste Speicherelement für magnetische Feldener- gie und das zweite Speicherelement für elektrische Feldenergie wesentlich kleiner dimensionieren zu können. Damit ist einerseits eine Steigerung der Leistungsfähigkeit der gesamten elektrischen Schaltungsanordnung verbunden. Andererseits verringert sich die Baugröße der elektrischen Schaltungsan- Ordnung.
Besonders vorteilhaft ist es in einer Ausführungsform der Erfindung, daß das Halbleiterventilelement eine Diode bzw. insbesondere eine Sclvc tk - - o e ist. Schottky-Dioden mit einem Halbleitermaterial gemäß der oben aufgeführten Eigenschaften weisen erhebliche Vorteile auf. Die Schottky-Diode braucht keine oder lediglich noch eine geringe überdimensionierung zumindest bezüglich der technischen Eigenschaften aufzuweisen. Die Sperrspannung der Schottky-Diode ist hoch genug, um die erfindungsgemäßen elektrischen Schaltungsanordnungen auch bei hohen Betriebsspannungen einzusetzen. Andererseits kann der Halbleiter-Metall-Übergang der Schottky-Diode trotz hoher Sperrspannungstragfähigkeiten dünn dimensioniert werden, so daß die dynamischen Verluste auch bei hohen Schaltfrequenzen des Schaltelements gering sind. Dies ermöglicht es, die vorteilhaften Charakteristika von Schottky-Dioden auch bei hohen Betriebsspannungen und bei hohen Schaltf equenzen als Halbleiterventilelemente der erfindungsgemäßen elektrischen Schaltungsanordnung zu verwenden.
In weiteren Ausführungsformen der Erfindung, sind die erfindungsgemäßen Schaltungsanordnungen in einer Hochsetzsteller- , Tiefsetzsteiler-, Durchflußwandler- oder Leistungsfaktor- Controller-Schaltung verwendet.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den entsprechenden Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird des weiteren anhand der in den nachfolgend kurz angeführten Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele weiter erläutert. Dabei zeigt beispielhaft:
FIG 1 eine erfindungsgemäße elektrische Schaltungsanordnung zur Transformation von magnetischer Feldenergie in elektrische Feldenergie,
FIG 2 eine Darstellung von Bandabständen mit wenigstens 2 eV von Halbleitermaterialien des Halbleiterventilelements, mit einem Übergang beispielhaft zu einem metallischen Schottkykontakt ,
FIG 3 eine Darstellung von Durchbiuchl ldst rrken mit wenigstens 5*10Λ5 V/cm von Halbleitermaterialien des Halbleiterventilelements ,
FIG 4 eine Hochsetzstellerschaltung mit einer erfindungsgemäßen elektrischen Schaltungsanordnung,
FIG 5 eine Tiefsetzstellerschaltung mit einer erfindungsgemä- ßen elektrischen Schaltungsanordnung,
FIG 6 eine Durchflußwandlerschaltung mit einer erfindungsge- mäßen elektrischen Schaltungsanordnung, und
FIG 7 eine Leistungsfaktor-Controller-Schaltung mit einer erfindungsgemäßen elektrischen Schaltungsanordnung.
In der Figur 1 ist beispielhaft eine erfindungsgemäße elek- trische Schaltungsanordnung G zur Transformation W von magnetischer Feldenergie M in elektrische Feldenergie E dargestellt. Der elektrischen Schaltungsanordnung G ist insbeson- dere die EingangsSpannung UE zugeführt und weist wenigstens ein erstes Speicherelement L für magnetische Feldenergie M und ein zweites Speicherelement C für elektrische Feldenergie E auf. Des weiteren weist die elektrische Schaltungsanordnung G ein Halbleiterventilelement D und ein elektrisches Schaltelement S auf. Das elektrische Schaltelement S kann wenigstens einen ersten und einen zweiten Schaltzustand Sl bzw. S2 einnehmen. Das erste Speicherelement L, das zweite Speicherelement C, das Halbleiterventilelement D und das elektrische Schaltelement S sind derartig miteinander verschaltet, daß im ersten Schaltzustand Sl des Schaltelements S magnetische Feldenergie M im ersten Speicherelement L speicherbar ist, und im zweiten Schaltzustand S2 des Schaltelements S die magnetische Feldenergie M aus dem ersten Speicherelement L in das zweite Speicherelement C für elektrische Feldenergie E transformierbar ist. Der bei der Transformation von magnetischer Feldenergie M in elektrische Feldenergie E entstehende Energiefluß wird über das Halbleiterventilelement D geleitet. Dabei weist das HalblcA rventilelernent D insbesondere eint. Durchgangs- und eine Sperrichtung auf, so daß in Durchgangs- richtung eine Transformation von magnetischer Feldenergie M in elektrische Feldenergie E ermöglicht wird, die im zweiten Speicherelement C gespeicherte elektrische Feldenergie E aber aufgrund der Sperrichtung nicht auf das erste Speicherelement L zurückwirken kann.
Im Beispiel der Figur 1 fließt im ersten Schaltzustand Sl des Schaltelements S ein aus der EingangsSpannung UE gespeister Strom II durch das erste Speicherelement L, wodurch in diesem magnetische Feldenergie M aufgebaut wird. Die Eingangsspannung UE kann eine Wechsel- oder aber auch eine Gleichspannung sein. Durch Übergang des Schaltelements S in den zweiten Schaltzustand S2 wird der Strom II unterbrochen, wodurch ein zumindest aus dem ersten Speicherelement L gespeister und über das Halbleiterventilelement D in deren Durchgangsrichtung fließender Strom 12 entsteht. Der Strom 12 fließt in das zweite Speicherelement C und bewirkt in diesem den Aufbau von elektrische Feldenergie E, insbesondere in Form der Spannung UC.
Wie in der Figur 1 bereits beispielhaft dargestellt ist, ist in einer Ausführungsform der Erfindung das erste Speicherelement L vorzugsweise ein induktives Element, beispielsweise eine Spule. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das zweite Speicherelement C vorzugsweise ein kapazitives Element, beispielsweise ein Kondensator. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das elektrische Schaltelement S vorzugsweise ein Halbleiterschaltelement, beispielsweise ein Feldeffekttransistor. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist dem Halbleiterventilelement D wenigstens ein weiteres, insbesondere gleichartiges Halbleiter- ventilelement D' parallel geschaltet. Die Parallelschaltung ist vorteilhaft ohne weitere Zusatzmaßnahmen möglich, da das im folgenden weiter beschriebene Halbleiterventilelement D bzw. D' einen positiven Temperaturkoeffizienten aufweist. Dieses liegt insbesondere in Form einer Diode vor, vυi_ι.-s- weise einer Schottky-Diode. Im folgenden wird die Erfindung anhand der hier beispielhaft aufgeführten Bauelemente weiter beschrieben.
In den Figuren 2 und 3 beispielhaft dargestellt ist, weist das Halbleitermaterial des Halbleiterventilelements D gemäß der Erfindung einen Bandabstand VB von wenigstens 2 eV, in Elektronenvolt, und eine Durchbruchfeidstärke EK von wenigstens 5*10Λ5 V/cm, in Volt pro Zentimeter, auf. Die Darstellung „10Λ5" entspricht dabei der Darstellung „1E+5".
In der Figur 2 ist beispielhaft symbolisiert der Bandabstand VB des Halbleitermaterials des Halbleiterventilelements D mit erfindungsgemäß wenigstens 2 eV dargestellt. Der Bandabstand VB ist dabei die Energiedifferenz zwischen dem Energieniveau des Valenzbands EV und dem Energieniveau des Leitungsbands
EC. Hilfsweise ist zusätzlich das Energieniveau des Fermini- veaus eingezeichnet. Die Darstellung der Figur 2 ist bei- spielhaft auf einen Halbleiterübergang zu einem metallischen Schottkykontakt in Richtung der Ordintate bezogen. In der Figur 3 ist beispielhaft symbolisiert die Durchbruchfeldstärke EK des Halbleitermaterials des Halbleiterventilelements D mit erfindungsgemäß wenigstens 5*10Λ5 V/cm dargestellt. Auf der Abszisse der Darstellung der Figur 3 sind beispielhaft Werte einer Dotierung in l/cmΛ3 des Halbleitermaterials des Halbleiterventilelements D dargestellt. Die Größenangaben dieser Dotierung stellen lediglich beispielhaft gewählte Größen dar.
In verschiedenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen elektrischen Schaltungsanordnung G enhält das Halbleitermaterial des Halbleiterventilelements D insbesondere Siliziumcar- bid SiC, Galliumnitrid GaN oder Diamant Cdia, d.h. Kohlen- stoff mit Diamant-Kristallgitterstruktur, wobei das Halbleitermaterial einen Bandabstand VB von wenigstens 2 eV und eine Durchbruchfeldstärke EK von wenigstens 5*10Λ5 V/cm aufweist.
In weiteren Ausfuhr αngsvarianten der nrf"ndung enthält das Halbleitermaterial des Halbleiterventilelements D insbesondere Siliziumcarbid SiC, Galliumnitrid GaN oder Diamant Cdia.
Enthält das Halbleiteirmaterial des Halbleiterventilelements D einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Schaltungsanordnung G bzw. einer AusführungsVariante der Erfindung Siliziumcarbid SiC, so weist dieses insbesondere einen Bandabstand VB von etwa 3 eV und eine Durchbruchfeldstär- ke EK von etwa 25*10Λ5 V/cm auf, wie in den Figuren 2 und 3 beispielhaft dargestellt ist.
Enthält das Halbleitermaterial des Halbleiterventilelements D einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Schaltungsanordnung G bzw. einer Ausführungsvariante der Erfindung Galliumnitrid GaN, so weist dieses insbesondere einen Bandabstand VB von etwa 3,2 eV und eine Durchbruchfeldstärke EK von etwa 30*10Λ5 V/cm auf, wie in den Figuren 2 und 3 beispielhaft dargestellt ist. Enthält das Halbleitermaterial des Halbleiterventilelements D einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Schaltungsanordnung G bzw. einer Ausführungsvariante der Erfindung Diamant Cdia, so weist dieses insbesondere einen Bandabstand VB von etwa 5,5 eV und eine Durchbruchfeldstärke EK von etwa 100*10Λ5 V/cm auf, wie ebenfalls in den Figuren 2 und 3 beispielhaft dargestellt ist.
In den Figuren 4 bis 7 sind beispielhaft vorteilhafte Schal- tungsanordnungen dargestellt, in denen die Erfindung verwendet ist.
In der Figur 4 ist beispielhaft eine Hochsetzstellerschaltung H mit einer erfindungsgemäßen elektrischen Schaltungsanord- nung G dargestellt, der insbesondere eine EingangsSpannung UE1 zugeführt ist und welche eine AusgangsSpannung UAl aufweist. Die Hochsetzstellerschaltung H weist beispielsweise eine Spule Lll, einen Feldeffekttransistor Sll eine HalbleiterclJ oX DU .. insbesondere eine Schottky-Diode, und einen Kondensator Cll auf. Die Spule Lll liegt in Serie mit der
EingangsSpannung UEl . Parallel zur EingangsSpannung UE1 sind hinter der Spule Lll der Feldeffekttransistor Sll und der Kondensator Cll angeordnet. Zwischen dem Feldeffekttransistor Sll und dem Kondensator Cll und in Serie zur Spule Lll ist die Halbleiterdiode DU in Durchgangsrichtung angeordnet. Die Halbleiterdiode Dll weist erfindungsgemäß ein Halbleitermaterial gemäß der Erfindung auf. Beim Ein- und Ausschalten des Feldeffekttransistors Sll wird magnetische Feldenergie aus der Spule Lll in den Kondensator Cll als elektrische Felde- nergie transformiert.
In der Figur 5 ist beispielhaft eine Tiefsetzstellerschaltung T mit einer erfindungsgemäßen elektrischen Schaltungsanordnung G dargestellt, der insbesondere eine EingangsSpannung UE2 zugeführt ist und welche eine AusgangsSpannung UA2 aufweist. Die Tiefsetzstellerschaltung T weist beispielsweise eine Spule L21, einen Feldeffekttransistor S21 eine Halblei- terdiode D21, insbesondere eine Schottky-Diode, und einen Kondensator C21 auf. Der Feldeffekttransistor S21 liegt in Serie mit der EingangsSpannung UE2. Parallel zur Eingangsspannung UE2 sind hinter dem Feldeffekttransistor S21 in Sperrichtung die Halbleiterdiode D21 und der Kondensator C21 angeordnet. Zwischen der Halbleiterdiode D21 und dem Kondensator C21 und in Serie zum Feldeffekttransistor S21 ist die Spule L21 angeordnet. Die Halbleiterdiode D21 weist erfindungsgemäß ein Halbleitermaterial gemäß der Erfindung auf. Beim Ein- und Ausschalten des Feldeffekttransistors Sll wird magnetische Feldenergie aus der Spule L21 in den Kondensator C21 als elektrische Feldenergie transformiert.
In der Figur 6 ist beispielhaft eine Durchflußwandlerschal- tung DW mit einer erfindungsgemäßen elektrischen Schaltungsanordnung G dargestellt, der insbesondere eine Eingangsspannung UE3 zugeführt ist und welche eine AusgangsSpannung UA3 aufweist. Dabei weist ein Primärschaltkreis DW1 und/oder ein Sekundärschaltkreis DW2 der Durchflußwandler≤ci-ai ung τ -? . -lie erfindungsgemäße elektrische Schaltungsanordnung G auf. Der Primär- und der Sekundärschaltkreis DWl bzw. DW2 sind vorzugsweise mittels eines Transformators T3 voneinander entkoppelt. Der Primärschaltkreis DWl weist beispielsweise einen ersten Kondensator C31, eine erste Spule L31, eine erste Halbleiterdiode D31, insbesondere eine Schottky-Diode, und einen ersten Feldeffekttransistor S31 auf. In der Regel ist die erste Spule L31 dabei eine Teilwicklung der Primärspulen- wicklung, insbesondere eine sogenannte Abmagnetisierungswick- lung, des Transformators T3. Der Sekundärschaltkreis DW2 weist beispielsweise eine zweite Halbleiterdiode D32, insbesondere eine Schottky-Diode, eine dritte Halbleiterdiode D33, eine zweite Spule L32 und einen zweite Kondensator C32 auf. Beim Ein- und Ausschalten des Feldeffekttransistors S31 wird magnetische Feldenergie aus der ersten Spule L31 in den er- sten Kondensator C31 als elektrische Feldenergie transformiert . Im Primärschaltkreis DWl sind parallel zur EingangsSpannung UE3 der Kondensator C31, die mit der ersten Halbleiterdiode D31 in Serie und in Sperrichtung geschaltete erste Spule L31, sowie der mit der Primärseite des Transformators T3 in Serie geschaltete erste Feldeffekttransistor S31 angeordnet. Beim Ein- und Ausschalten des Feldeffekttransistors S31 wird magnetische Feldenergie aus der ersten Spule L31 in den ersten Kondensator C31 als elektrische Feldenergie transformiert.
Im Sekundärschaltkreis DW2 liegt in Serie zur Sekundärseite des Transformators T3 in Durchgangsrichtung die dritte Halbleiterdiode D33. Parallel zur Sekundärseite des Transformators T3 sind hinter der dritten Halbleiterdiode D33 in Sperrichtung die zweite Halbleiterdiode D32 und der zweite Kon- densator C32 angeordnet. Zwischen der zweiten Halbleiterdiode D32 und dem zweiten Kondensator C32 und in Serie zur dritten Halbleiterdiode D33 ist die zweite Spule L32 angeordnet. Beim Ein- und Ausschalten des Feldeffekttransistors S31 wird ma- -a'r_c';is> F^ldenergie aus der zweiten Spule L32 in den zwei- ten Kondensator C32 als elektrische Feldenergie transformiert .
Die erste und/oder die zweite Halbleiterdiode D31 bzw. D32, vorzugsweise aber beide, weisen erfindungsgemäß ein Halblei- termaterial gemäß der Erfindung auf. Die dritte Halbleiterdiode D33 kann ebenfalls ein Halbleitermaterial gemäß der Erfindung aufweisen.
In der Figur 7 ist beispielhaft eine Leistungsfaktor-Schal- tung PFC einer erfindungsgemäßen elektrischen Schaltungsanordnung G dargestellt, der insbesondere eine EingangsSpannung UE4 zugeführt ist und welche eine AusgangsSpannung UA4 aufweist. Die Leistungsfaktor-Schaltung PFC wird insbesondere auch als sogenannte „Power-Factor-Controller"-Schaltung be- zeichnet. Dabei weist ein äußerer Kaskadenschaltkreis PA und/oder ein innerer Kaskadenschaltkreis PI der Leistungsfaktor-Schaltung PFC die erfindungsgemäße elektrische Schal- tungsanordnung G auf. Der äußere Kaskadenschaltkreis PA weist beispielsweise eine erste Spule L41, einen ersten Feldeffekttransistor S41 und eine erste Halbleiterdiode D41, insbesondere eine Schottky-Diode, auf. Der innere Kaskadenschaltkreis PI weist beispielsweise eine zweite Spule L42, eine zweite Halbleiterdiode D42, insbesondere eine Schottky-Diode, und eine dritte Halbleiterdiode D43 auf. Der äußere und der innere Kaskadenschaltkreis PA bzw. PI weisen einen gemeinsamen Kondensator C41 auf. Beim Ein- und Ausschalten der ersten und zweiten Feldeffekttransistoren S41 bzw. S42 wird magnetische Feldenergie aus der ersten Spule L41 und magnetische Feldenergie aus der zweiten Spule L42 in den Kondensator C41 als elektrische Feldenergie transformiert.
Im äußeren Kaskadenschaltkreis PA liegt die erste Spule L41 in Serie mit der Eingangsspannung UE4. Parallel zur Eingangsspannung UE4 sind hinter der ersten Spule L41 der erste Feldeffekttransistor S41 und der Kondensator C41 angeordnet. Zwischen dem ersten FeldeffekLuransistor S41 und dei rv'.' er- sator C41 und in Serie zur ersten Spule L41 ist die erste Halbleiterdiode D41 in Durchgangsrichtung angeordnet. Beim Ein- und Ausschalten des ersten Feldeffekttransistors S41 wird magnetische Feldenergie aus der ersten Spule L41 in den Kondensator C41 als elektrische Feldenergie transformiert.
Im inneren Kaskadenschaltkreis PI ist an den gemeinsamen Knotenpunkt zwischen erster Spule L41, erstem Feldeffekttransistor S41 und erster Halbleiterdiode D41 die zweite Spule L42 angeschlossen. Parallel zum ersten Feldeffekttransistor S41 sind hinter der zweiten Spule L42 sind der in Serie mit der in Durchgangsrichtung geschalteten dritten Halbleiterdiode D43 liegende zweite Feldeffekttransistor S42 und der Kondensator C41 angeordnet. Zwischen dem zweiten Feldeffekttransistor S42 und dem Kondensator C41 und in Serie zur zweiten Spule L42 ist die zweite Halbleiterdiode D42 in Durchgangs- richtung angeordnet . Die erste und/oder die zweite Halbleiterdiode D41 bzw. D42, vorzugsweise aber beide, weisen erfindungsgemäß ein Halbleitermaterial gemäß der Erfindung auf. Die dritte Halbleiterdiode D43 kann ebenfalls ein Halbleitermaterial gemäß der Erfindung aufweisen.

Claims

Patentansprüche
1. Elektrische Schaltungsanordnung (G) zur Transformation (W) von magnetischer Feldenergie (M) in elektrische Feldenergie (E) , mit wenigstens einem ersten Speicherelement (L) für magnetische Feldenergie (M) , einem zweiten Speicherelement (C) für elektrische Feldenergie (E) , einem Halbleiterventilelement (D) und einem elektrischen Schaltelement (S) welches wenigstens einen ersten und einen zweiten Schaltzustand (Sl, S2) einnehmen kann,
a) welche derartig miteinander verschaltet sind, daß
al) im ersten Schaltzustand (Sl) des Schaltelements (S) magnetische Feldenergie (M) im ersten Speicherelement (L) speicherbar ist, und
a2) im zweiten Schaltzustand (S2) des Schaltelements (S) die magnetische Feldenergie (M) aus dem ersten Spei
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i'I) , über das Halbleiterventilelement (D) geleitet, in das zweite Speicherelement (C) für elektrische Feldenergie (E) transformierbar ist (FIG1) ,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß
b) das Halbleiterventilelement (D) einen Bandabstand (VB) von wenigstens 2 eV und eine Durchbruchfeldstärke (EK) von wenigstens 5*10Λ5 V/cm aufweist (FIG2, FIG3 } .
2. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Halbleitermaterial des Halbleiterventilelements (D) Siliziumcarbid (SiC) enthält.
3. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Halbleitermaterial des Halbleiterventilelements (D) Galliumnitrid (GaN) enthält.
4. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Halbleitermaterial des Halbleiterventilelements (D) Diamant (C- Diamant) enthält.
5. Elektrische Schaltungsanordnung (G) zur Transformation (W) von magnetischer Feldenergie (M) in elektrische Feldenergie
(E) , mit wenigstens einem ersten Speicherelement (L) für magnetische Feldenergie (M) , einem zweiten Speicherelement (C) für elektrische Feldenergie (E) , einem Halbleiterventilelement (D) und einem elektrischen Schaltelement (S) welches wenigstens einen ersten und einen zweiten Schaltzustand (Sl, S2) einnehmen kann,
a) welche derartig miteinander verschaltet sind, daß
al) im ersten Schaltzustand (Sl) des Schaltelements (S) magnetische Feldenergie (M) im ersten Speicherelement (L) speicherbar ist, und
a2) im zweiten Schaltzustand (S2) des Schaltelements (S) die magnetische Feldenergie (M) aus dem ersten Spei- cherelement (L) , über das Halbleiterventilelement (D) geleitet, in das zweite Speicherelement (C) für elektrische Feldenergie (E) transformierbar ist (FIG1) ,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß
b) das Halbleitermaterial des Halbleiterventilelements (D) Siliziumcarbid (SiC; enthält.
6. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 , 2 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Halbleiterventilelement (D) einen Bandabstand (VB) von etwa 3 eV und eine Durchbruchfeldstärke (EK) von etwa 25*10Λ5 V/cm aufweist (FIG2, FIG3 , SiC).
7. Elektrische Schaltungsanordnung (G) zur Transformation (W) von magnetischer Feldenergie (M) in elektrische Feldenergie
(E) , mit wenigstens einem ersten Speicherelement (L) für magnetische Feldenergie (M) , einem zweiten Speicherelement (C) für elektrische Feldenergie (E) , einem Halbleiterventilelement (D) und einem elektrischen Schaltelement (S) welches wenigstens einen ersten und einen zweiten Schaltzustand (Sl, S2 ) einnehmen kann,
a) welche derartig miteinander verschaltet sind, daß
al) im ersten Schaltzustand (Sl) des Schaltelements (S) magnetische Feldenergie (M) im ersten Speieherelement (L) speicherbar ist, und
a2) im zweiten Schaltzustand (S2) des Schaltelements (S) die magnetische Feldenergie (M) aus dem ersten Spei- cherelement (L) , über das Halbleiterventilelement (D) geleitet, in das zweite Speicherelement (C) für elektrische Feldenergie (E) transformierbar isu iFIGl) ,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß
b) das Halbleitermaterial des Halbleiterventilelements (D) Galliumnitrid (GaN) enthält.
8. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 , 3 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Halbleiterventilelement (D) einen Bandabstand (VB) von etwa 3,2 eV und eine Durchbruchfeldstärke (EK) von etwa 30*10Λ5 V/cm aufweist (FIG2, FIG3 , GaN).
9. Elektrische Schaltungsanordnung (G) zur Transformation (W) von magnetischer Feldenergie (M) in elektrische Feldenergie (E) , mit wenigstens einem ersten Speicherelement (L) für magnetische Feldenergie (M) , einem zweiten Speicherelement (C) für elektrische Feldenergie (E) , einem Halbleiterventilelement (D) und einem elektrischen Schaltelement (S) welches we- nigstens einen ersten und einen zweiten Schaltzustand (Sl, S2) einnehmen kann,
a) welche derartig miteinander verschaltet sind, daß
al) im ersten Schaltzustand (Sl) des Schaltelements (S) magnetische Feldenergie (M) im ersten Speicherelement
(L) speicherbar ist, und
a2) im zweiten Schaltzustand (S2) des Schaltelements (S) die magnetische Feldenergie (M) aus dem ersten Speicherelement (L) , über das Halbleiterventilelement (D) geleitet, in das zweite Speicherelement (C) für elektrische Feldenergie (E) transformierbar ist (FIG1) ,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß
b) das Halbleitermaterial des Halbleiterventilelements (D) Diamant (C-Diamant) enthält.
10. Elektrische Schaltungsanordnung nach eine-." der Ansprüche 1 , 4 oder 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Halbleiterventilelement (D) einen Bandabstand (VB) von etwa 5,5 eV und eine Durchbruchfeldstärke (EK) von etwa 100*10Λ5 V/cm aufweist (FIG2, FIG3 , C-Diamant).
11. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das erste Speicherelement (L) für magnetische Feldenergie (M) ein induktives Element (L) ist, insbesondere eine Spule .
12. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h - n e t , daß das zweite Speicherelement (C) für elektrische Feldenergie (E) ein kapazitives Element (C) ist, insbesondere ein Kondensator.
13. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das elektrische Schaltelement (S) ein Halbleiterschaltelement (S) ist, insbesondere ein Feldeffekttransi- stör.
14. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß dem Halbleiterventilelement (D) wenigstens ein weiteres Halbleiterventilelement (D') parallel geschalten ist.
15. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h - n e t , daß das Halbleiterventilelement (D) und/oder das weitere Halbleiterventilelement (D' ) eine Schottky-Diode ist.
16. Verwendung einer elektrischen Schaltungsanordnung nach einem der voiarιacjai.gen " Ansprüche in einer Hochseczsceller- Schaltung (H, DU; FIG4) .
17. Verwendung einer elektrischen Schaltungsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche in einer Tiefsetzstellerschaltung (T, D21; FIG5) .
18. Verwendung einer elektrischen Schaltungsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche im Primärschaltkreis (DWl, D31) einer Durchflußwandlerschaltung (DW; FIG6) .
19. Verwendung einer elektrischen Schaltungsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche im Sekundärschaltkreis (DW2, D32) einer Durchflußwandlerschaltung (DW; FIG6).
20. Verwendung einer elektrischen Schaltungsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche im äußeren Kaskadenschaltkreis (PA, D41) einer Leistungsfaktor-Schaltung (PFC; FIG7) .
21. Verwendung einer elektrischen Schaltungsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche im inneren Kaskadenschaltkreis (PI, D42) einer Leistungsfaktor-Controller- Schaltung (PFC; FIG7) .
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