DE4316694C1 - Hilfsstromversorgung mit integrierter Statusmeldung für Leistungshalbleiteransteuerung mit Optokopplern - Google Patents
Hilfsstromversorgung mit integrierter Statusmeldung für Leistungshalbleiteransteuerung mit OptokopplernInfo
- Publication number
- DE4316694C1 DE4316694C1 DE19934316694 DE4316694A DE4316694C1 DE 4316694 C1 DE4316694 C1 DE 4316694C1 DE 19934316694 DE19934316694 DE 19934316694 DE 4316694 A DE4316694 A DE 4316694A DE 4316694 C1 DE4316694 C1 DE 4316694C1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- monitoring
- connection
- control
- semiconductor switch
- power semiconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 title 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 55
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 32
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 26
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 9
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 4
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 3
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 2
- 101150087426 Gnal gene Proteins 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 239000013641 positive control Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
- H03K17/567—Circuits characterised by the use of more than one type of semiconductor device, e.g. BIMOS, composite devices such as IGBT
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/04—Modifications for accelerating switching
- H03K17/0406—Modifications for accelerating switching in composite switches
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/18—Modifications for indicating state of switch
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/78—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used using opto-electronic devices, i.e. light-emitting and photoelectric devices electrically- or optically-coupled
- H03K17/785—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used using opto-electronic devices, i.e. light-emitting and photoelectric devices electrically- or optically-coupled controlling field-effect transistor switches
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung entsprechend
dem gleichlautenden Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2. Eine solche
Schaltungsanordnung ist durch den Beitrag von H. Ertl, J.W. Kolar,
F.C. Zach "Potential-free gate driver for fast switching power semicon
ductor devices" In: PCI, Proceedings, Juni 1989, Seiten 14 bis 30 bekannt.
Als Leistungshalbleiterschalter ist hier insbesondere ein gategesteuerter
Halbleiterschalter zu verstehen, der unter Last über einen Steueran
schluß (gate) sowohl ein- als auch ausgeschaltet werden kann, wie zum
Beispiel insbesondere ein feldsteuerbarer Transistor (IGBT). Ein solcher
wird vorzugsweise potentialfrei angesteuert.
Es ist durch die DE 38 26 284 C2 bekannt, die potentialfreie Ansteue
rung eines IGBT über zwei magnetische Impulsübertrager vorzunehmen.
Dabei dient der eine Impulsübertrager zum Einschalten und der andere
Impulsübertrager zum Ausschalten des IGBT. Über den einen Impulsüber
trager können dabei auch am IGBT erfaßte Signale, die dort zu über
wachenden Betriebszustände repräsentieren, potentialfrei zur übergeordneten
Steuerelektronik übertragen werden.
Die Verwendung von zwei magnetischen Impulsübertragern ist zum einen
aufwendig und erfordert zum anderen eine (insbesondere frequenzmäßige)
Anpassung der Übertragungseigenschaften an die jeweils vorgesehene
Steuerung des Leistungshalbleiterschalters. Durch die entsprechende Aus
legung des Impulsübertragers ist dieser dann aber auch nur für diesen
Sonderfall optimal einsetzbar.
Durch die EP 0 046 962 B1 ist eine Schaltungsanordnung zur potential
freien Ansteuerung eines Schalttransistors bekannt, die lediglich einen
magnetischen Impulsübertrager aufweist, der sowohl zur Übertragung der
zur Ansteuerung des Schalttransistors benötigten energiereichen Steuer
impulse als auch der Übertragung von den Betriebszustand des Schalt
transistors betreffenden "Status"-Signalen dient. Diese Schaltungsanord
nung weist einen zur Basis-Emitter-Strecke des Schalttransistors paral
lelliegenden Halbleiterschalter auf, der bei Überstrom in der Kollektor-
Emitter-Strecke des Schalttransistors eingeschaltet wird, wobei zwischen
Basis und Kollektor des Schalttransistors die Reihenschaltung eines Wider
standes und einer Diode liegt, die in bezug auf die Kollektorspannung
des Schalttransistors in Sperrichtung gepolt ist. Der Verbindungspunkt
zwischen Widerstand und Diode ist über einen Kondensator mit dem Be
zugspotential der Schaltungsanordnung und über ein Schwellwertglied mit
dem Steuereingang des Halbleiterschalters verbunden. Zwischen dem Wider
stand und der Basis des Schalttransistors ist eine Z-Diode angeordnet.
Jeder Ansteuerimpuls auf der Primärseite des Übertragers wird mit einer
Referenzspannung verglichen und bei Unterschreitung der Referenzspannung
wird ein Störsignal abgegeben. Zwar wird somit gegenüber der Schaltungs
anordnung nach der DE 38 26 284 C2 ein magnetischer Impulsübertrager
eingespart, doch ist auch hier eine frequenzmäßige und damit den Ein
satz der Schaltungsanordnung begrenzende Anpassung der Übertragungsei
genschaften nötig.
Mit der in der eingangs angegebenen Literaturstelle (Beitrag von H. Ertl,
J.W. Kolar, F.C. Zach, a.a.O.) angegebenen Schaltungsanordnung wird des
halb ein grundsätzlich anderer Weg beschritten. Die Hilfsenergie, d. h.
die für die potentialmäßig dem Leistungshalbleiterschalter verbundene An
steuerschaltung notwendige Steuerungsenergie wird zwar ebenfalls durch
nur einen einzigen magnetischen Impulstransformator übertragen. Die Steuer
signale zum betriebsbedingten Aufschalten der Hilfsenergie auf den Steuer
anschluß des Leistungshalbleiterschalters werden jedoch von der Hilfs
energie getrennt durch einen optischen Übertrager der Ansteuerschaltung
zugeführt. Dadurch, daß Energie und Signale separat die Potentialtrenn
stelle passieren, kann vorteilhafterweise (bis auf eine leistungsmäßige Aus
wahl) eine Anpassung des magnetischen Impulsübertragers entfallen. Die
entsprechende Steuerung ist also universell einsetzbar.
Sollen bestimmte
Betriebszustände des Leistungshalbleiterschalters überwacht werden, d. h. ist
zum Beispiel eine Überwachung auf Kurzschlußstrombelastung vorgesehen,
so ist es auch hier erforderlich, der übergeordneten Steuerelektronik mit
tels eines "Status"-Signals den Zustand des Leistungshalbleiterschalters
mitzuteilen. Dieses Signal wird ebenso wie die Steuersignale bei der zu
letzt beschriebenen bekannten Schaltungsanordnung über einen potential
trennenden, separaten Opto-Koppler geführt. Die Anforderungen an diesen
Opto-Koppler bezüglich Potentialtrenneigenschaften, Störunempfindlichkeit
und Verzugszeit sind praktisch identisch mit denen, die an den Steuersi
gnal-Opto-Koppler zu stellen sind. Diese Lösung ist daher aufwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schaltungsanordnung der
eingangs genannten Art so auszugestalten, daß mit ihr eine wenig aufwen
dige und relativ störunempfindliche, potentialfreie und schnelle Statussi
gnalübertragung erfolgen kann.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung jeweils durch die in den Ansprü
chen 1 oder 2 gekennzeichneten Merkmale gelöst.
Vorteilhafterweise wird also - wie bei der anders aufgebauten Schaltungs
anordnung nach der EP 0 046 962 B1 - auf den zusätzlichen Opto-Koppler
für die Statussignalübertragung verzichtet, da diese Signalübertragung eben
falls über den Impulsübertrager für die Hilfsenergieversorgung vorgenommen
wird. Die Übertragung der Steuersignale zum Aufschalten der Hilfsenergie
auf den Steueranschluß des Leistungshalbleiterschalters bleibt jedoch wei
terhin als Opto-Kopplung erhalten, wodurch eine frequenzmäßige Anpassung
der Übertragungseigenschaften des magnetischen Impulsübertragers nicht
erforderlich ist.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Schaltungsanordnungen
nach der Erfindung ist in dem übrigen Anspruch gekennzeichnet.
Die Erfindung soll im folgenden anhand der Zeichnung für zwei Ausführungs
beispiele erläutert werden. Es zeigt
Fig. 1 eine Schaltungsanordnung nach der
Erfindung unter Einsatz eines nach dem Durchflußwandlerprinzip
arbeitenden, die Hilfsenergie übertragenden Impulstransformators
und
Fig. 2 eine Schaltungsanordnung nach der
Erfindung mit einem nach dem Sperrwandlerprinzip arbeitenden, die
Hilfsenergie übertragenden Impulstransformator.
In Fig. 1 und Fig. 2 ist jeweils ein als IGBT ausgebildeter Leistungshalbleiter
schalter LHL gezeigt. Dieser Leistungshalbleiterschalter LHL ist mit seinem
positiven Lastkreisanschluß (Kollektor) an einen Punkt C, mit seinem nega
tiven Lastkreisanschluß (Emitter) an einen Punkt E und mit seinem Steuer
anschluß (Gate) an einen Punkt G einer Ansteuerschaltung angeschlossen, die
drei Punktionsgruppen umfaßt:
- a) Steuersignalübertragung und -verstärkung
- b) Hilfsenergieübertragung und -aufbereitung
- c) Statusüberwachung und -meldung.
Ein Steuersignal zur Ansteuerung des Leistungshalbleiterschalters LHL gelangt
von einer primärseitigen, übergeordneten (nicht dargestellten) Steuerelektronik
als Stromsignal iE an den Sendediodeneingang E1, E2 eines Optokopplers Q1.
Wird das Stromsignal iE größer als ein Mindestwert IE MIN, wird der Leistungs
halbleiterschalter LHL eingeschaltet, d. h. am Ausgang 0 des Optokopplers Q1
steht dann ein positives Steuersignal V0 an, das einen npn-Transistor V8 einer
komplementären Transistorendstufe in der Ansteuerschaltung leitend steuert.
Der Transistor V8 schaltet den positiven Pol eines mit einer Hilfsversorgungs
spannung VCC2 aufgeladenen ersten Speicherkondensators C2 über einen Gate-
Widerstands R6 an den Steueranschluß (Punkt G) des Leistungshalbleiterschalters
LHL. Dadurch erhält der Leistungshalbleiterschalter LHL eine positive Gate-
Emitter-Steuerspannung VGE≈VCC2 - VZ. Gleichzeitig wird ein zwischen
dem negativen Pol des ersten Speicherkondensators und dem Emitter (Punkt E)
des Leistungshalbleiterschalters LHL angeordnet er zweiter Speicherkondensator
C3 auf die von der parallel zu ihm angeordneten Z-Diode V11 vorgegebene
Spannung VZ nachgeladen. Dieser zweite Speicherkondensator C3 stellt die
zum Abschalten und Sperren des Leistungshalbleiterschalters LHL benötigte
negative Gatesteuerspannung zur Verfügung. Zum Abschalten des Leistungs
halbleiterschalters LHL wird der Signalstrom iE auf einen Wert geschaltet,
der kleiner ist als der Mindestwert IE MIN, also z. B. auf iE = 0, so daß
bei einem Ausgangssignal V0 = 0 des Optokopplers Q1 ein zum Transistor V8
komplementärer pnp-Endstufen-Transistor V9 einschaltet und die negative
Gate-Emitterspannung an den Leistungshalbleiterschalter LHL schaltet
(-VFE≈VZ), wodurch der Leistungshalbleiterschalter LHL in den Sperr
zustand versetzt wird.
In der Übertragung der Hilfsenergie für die Ansteuerschaltung, d. h. zur Be
reitstellung der Hilfsversorgungsspannung VCC2, unterscheiden sich die in den
Fig. 1 und Fig. 2 gezeigten Schaltungsanordnungen.
Gemäß Fig. 1 wird die Hilfsversorgungsspannung VCC2 über einen als Durch
flußwandler geschalteten Impulstransformator T1 aufgebracht, bei dem beide
Enden der Sekundärwicklung II über jeweils eine Diode V3.1, V3.2 mit dem posi
tiven Pol des ersten, die Einschaltsteuerenergie für den Leistungshalbleiterschal
ter LHL bereitstellenden Speicherkondensator C2 verbunden sind und die Mit
telanzapfung der Sekundärwicklung II an dem negativen Pol des ersten Speicher
kondensators C2 liegt.
Eine primärseitig zur Verfügung stehende Versorgungsgleichspannung VCC1,
die von einem Kondensator C1 gegen Masse (GND) gestützt wird, wird mittels
einer aus Transistoren V1.1 bis 1.4 gebildeten Transistorbrückenschaltung in
eine von einer Taktfrequenz fCL bestimmte Hilfswechselspannung mit z. B.
100 bis 1000 kHz umgewandelt und der Primärwicklung I des Impulstransfor
mators T1 zugeführt. Die Taktfrequenz fCL, die über einen Clockeingang CL
bereitgestellt ist, wird dabei über einen Steuerwiderstand R3 an die Basis der
Transistoren V1.1 und V1.2 direkt und über ein Invertierglied Q2 invertiert
an die Basis der Transistoren V1.3 und V1.4 angelegt. Der Impulstransformator
T1 übernimmt die erforderliche Potentialtrennung von Steuerungs- und Last
potential. In der Dioden-Mittelpunktschaltung mit den Dioden V3.1 und V3.2
wird die sekundärseitige Hilfswechselspannung gleichgerichtet und mit dem
ersten Speicherkondensator C2 zur Hilfsversorgungsspannung VCC2 geglättet.
Zur Erfassung eines am Leistungshalbleiterschalter LHL auftretenden Störungs
falles, der ein entsprechendes Statusmeldesignal auslöst, das dann potentialfrei
an die übergeordnete (nicht dargestellte) Steuerelektronik weitergegeben
werden soll, sind die beiden Enden der Sekundärwicklung II des Impulstrans
formators T1 zusätzlich über jeweils eine Überwachungsdiode V5, V6 in Reihe
mit einem gemeinsamen Überwachungstransistor V4 an die Mittelanzapfung
der Sekundärwicklung II angeschlossen. Der Basisanschluß des Überwachungs
transistors V4 ist mit dem Verbindungspunkt der Reihenschaltung einer Z-Diode
V7 mit der Parallelschaltung eines Überwachungskondensators C4 und eines
ersten Überwachungswiderstands R4 verbunden, wobei die Z-Diode V7 sowohl
über eine Blockdiode V10 an den Kollektoranschluß (Punkt C) des Leistungs
halbleiterschalters LHL als auch über einen zweiten Überwachungswiderstand R5
an den Gate-Widerstand R6 angeschlossen ist. Die Parallelschaltung von erstem
Überwachungswiderstand R4 und Überwachungskondensator C4 liegt an der
Mittelanzapfung der Sekundärwicklung II des Impulstransformators T1.
Die Ansteuerschaltung erkennt einen Störungsfall, wenn nach Ablauf einer
vorgegebenen Zeitspanne (Verzugszeit: tv) bei vorliegendem Einschaltsteuer
signal für den Leistungshalbleiterschalter LHL (iE < IE MIN) die Durchlaßspan
nung VCE, sat des Leistungshalbleiterschalters größer ist als ein vorgegebener
kritischer Referenzwert VCE, krit. Die Verzugszeit tv wird mit den beiden
Überwachungswiderständen R4, R5, dem Überwachungskondensator C4 und der
Z-Diode V7 eingestellt. Der Referenzwert VCE, krit wird durch die Z-Dioden
spannung der Diode V7 bestimmt.
Steigt z. B. aufgrund eines Kurzschlußstromes im Leistungshalbleiterschalter LHL
die Durchlaßspannung VCE, sat während der Durchlaßphase über den Referenz
wert VCE, krit an oder verbleibt die Kollektor-Emitter-Spannung am Leistungs-
Halbleiterschalter LHL nach dem Einschalten auf einem Wert, der größer als
der Referenzwert VCE, krit ist, wird der Überwachungskondensator C4 über
die Überwachungswiderstände R4, R5 und die Z-Diode V7 auf eine positive
Spannung aufgeladen.
Dauert der beschriebene Störungszustand länger als die vorgegebene Verzugs
zeit tv, erreicht die Spannung am Überwachungskondensator C4 einen Wert,
bei dem der npn-Überwachungstransistor V4 über seine Basis eingeschaltet
wird, so daß dieser die Sekundärwicklung II des Impulstransformators T1
über die Überwachungsdioden V5, V6 kurzschließt. Dies führt zu einer deut
lichen Kollektorstromerhöhung in der primärseitigen Transistorbrückenschaltung
mit den Transistoren V1.1 bis V1.4.
Zur Weiterleitung dieser potentialgetrennt über den ansonsten lediglich für
die Hilfsenergietransformation vorgesehenen Impulstransformator T1 über
tragenen Statusmeldung ist die Transistorbrückenschaltung mit den Transistoren
V1.1 bis V1.4 in Reihe mit einem Erfassungswiderstand R2 geschaltet, der
parallel zu der Basis-Emitterstrecke eines über einen Begrenzungswiderstand R1
ebenfalls an der Versorgungsspannung VCC1 liegenden Erfassungstransistors V2
angeordnet ist.
Durch den erhöhten Kollektorstrom durch die Transistoren V1.1 bis V1.4 der
Transistorbrückenschaltung steigt die Spannung am Erfassungswiderstand R2
derart an, daß der Erfassungstransistor V2 eingeschaltet wird und einen Status
meldeausgang S vom logischen Signalpegel S = 1 (ungestörter Zustand) auf
S = 0 (gestörter Zustand) umschaltet. Die übergeordnete Steuerlogik wird
dadurch in die Lage versetzt, ein Abschaltsteuersignal (iE < IE MIN) zum
Abschalten des Leistungshalbleiterschalters LHL zu erzeugen und so den
Leistungshalbleiterschalter LHL vor Überlastung bzw. Zerstörung zu schützen.
Eine weitere Möglichkeit zur potentialfreien Hilfsenergieübertragung besteht
in der Anwendung des Sperrwandlerprinzips für den Impulstransformator T1
entsprechend Fig. 2.
Dabei ist das eine Ende der Sekundärwicklung II des Impulstransformators T1
mit dem anderen Ende der Sekundärwicklung II über eine Diode V3 und den
ersten, die Einschaltsteuerenergie für den Leistungshalbleiterschalter LHL bereit
stellenden Speicherkondensator C2 verbunden. Die Diode V3 richtet die vom
als Sperrwandler geschalteten Impulstransformator T1 gelieferte Hilfswechsel
spannung zur Hilfsversorgungsspannung VCC2 gleich. Analog zu der Schaltungs
anordnung gemäß Fig. 1 ist zwischen die beiden Enden der Sekundärwicklung II
zusätzlich eine erste Überwachungsdiode V6.1 in Reihe mit einem ersten
Überwachungstransistor V4.1 geschaltet, wobei wiederum der Basisanschluß
dieses ersten Überwachungstransistors V4.1 mit dem Verbindungspunkt der
Reihenschaltung der Z-Diode V7 mit der Parallelschaltung des Überwachungs
kondensators C4 und des ersten Überwachungswiderstands R4 verbunden ist.
Im Unterschied zum Durchflußwandler wird beim Sperrwandler nur in der
Sperrphase eines über den Steuerwiderstand R3 mit einer Taktfrequenz fCL
angesteuerten primärseitigen Schalttransistors V1 Energie auf die Sekundär
wicklung II des Impulstransformators T1 übertragen. Eine Statusinformation
kann aber nur dann in der beschriebenen Weise übertragen werden, wenn sich
der Schalttransistor V1 im eingeschalteten Zustand befindet. Daher muß auf
der Sekundärseite des Impulstransformators T1 dafür gesorgt werden, daß im
Störungsfall ein niederohmiger Pfad in entgegengesetzter Spannungsrichtung
zur Spannungsrichtung bei normaler Energieabgabe geschaltet wird.
Dazu dient gemäß Fig. 2 eine Reihenschaltung eines zweiten Überwachungs
transistors V4.2 und einer zweiten Überwachungsdiode V6.2, die gegenüber der
ersten Überwachungsdiode V6.1 also die umgekehrte Polung aufweist und die
ebenfalls zwischen den Enden der Sekundärwicklung II des Impulstransformators
T1 liegt. Der Basisanschluß des zweiten Überwachungstransistors V4.2 ist über
einen Steuerwiderstand R8 und einen Steuerkondensator C5 mit dem Verbindungs
punkt zwischen erstem Überwachungstransistor V4.1 und erster Überwachungs
diode V6.1 verbunden, wobei die Basis-Emitterstrecke des zweiten Über
wachungstransistors V4.2 durch einen Ladewiderstand R7 für den Steuerkon
densator C5 überbrückt ist.
Der erste Überwachungstransistor V4.1 wird in gleicher Weise wie der Über
wachungstransistor V4 in Fig. 1 von der Überwachungsschaltung leitend ge
steuert, wenn die Störfallbedingung vorliegt. In diesem Fall wird der sekun
därseitige Impulstransformatorstrom vollständig über den ersten Überwachungs
transistor V4.1 geleitet. Gleichzeitig wird der zweite Überwachungstransistor
V4.2 über den vorgeladenen Steuerkondensator C5, den Steuerwiderstand R8
und die Kollektor-Emitterstrecke des ersten Überwachungstransistors V4.1
leitend gesteuert. Damit kann die Störungsmeldung in der zu Fig. 1 beschriebenen
Weise über den mit dem Schalttransistor V1 in Reihe liegenden Erfassungs
widerstand R2, den Erfassungstransistor V2 und den Statusmeldeausgang S
erfolgen, sobald der primärseitige Schalttransistor V1 mit dem folgenden Takt
der Taktfrequenz fCL eingeschaltet wird. Der dadurch bedingte Zeitverzug des
Statusmeldesignals am Statusmeldeausgang S um maximal eine Halbperiode
der Taktfrequenz bedeutet keinen Nachteil wenn die Taktfrequenz fCL ausrei
chend hoch gewählt wird (z. B. fCL < 500 kHz).
Claims (3)
1. Schaltungsanordnung zur potentialfreien Übermittlung einer Status
meldung eines Leistungshalbleiterschalters, der potentialgetrennt von
einer Steuerelektronik über einen optischen Signalkoppler durch eine
Ansteuerschaltung gesteuert wird und dessen zu dieser Steuerung be
nötigte Energie der Ansteuerschaltung über eine Hilfsstromversorgung
mit einem magnetischen Impulstransformator bereitgestellt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei einem als Durchflußwandler geschalteten Impulstransforma
tor (T1), bei dem beide Enden der Sekundärwicklung (II) über jeweils
eine Diode (V3.1, V3.2) mit dem einen Anschluß eines ersten, die
Einschaltsteuerenergie für den Leistungshalbleiterschalter (LHL) be
reitstellenden Speicherkondensator (C2) verbunden sind und die Mittel
anzapfung der Sekundärwicklung (II) an dem anderen Anschluß des
ersten Speicherkondensators (C2) liegt, wobei zwischen diesem ande
ren Anschluß des ersten Speicherkondensators (C2) und dem negativen
Lastkreisanschluß (E) des Leistungshalbleiterschalters (LHL) ein zwei
ter durch eine Z-Diode (V11) überbrückter, die Abschaltsteuerenergie
für den Leistungshalbleiterschalter (LHL) bereitstellender Speicher
kondensator (C3) geschaltet ist, und wobei
- a) die beiden Enden der Sekundärwicklung zusätzlich über jeweils eine Überwachungsdiode (V5, V6) in Reihe mit einem gemein samen Überwachungstransistor (V4) an die Mittelanzapfung an geschlossen sind,
- b) der Basisanschluß des Überwachungstransistors (V4) mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt der Reihenschaltung einer Z-Diode (V7) mit der Parallelschaltung eines Überwachungs kondensators (C4) und eines ersten Überwachungswiderstands (R4) verbunden ist, wobei die Z-Diode (V7) sowohl über eine Block diode (V10) an den positiven Lastkreis (C) des Leistungshalb leiterschalters (LHL) als auch über einen zweiten Überwachungs widerstand (R5) diesseits an einen andererseits mit dem Steuer anschluß des Leistungshalbleiterschalters (LHL) verbundenen Gate-Widerstand (R6) angeschlossen ist und die Parallelschal tung von erstem Überwachungswiderstand (R4) und Überwachungs kondensator (C4) an der Mittelanzapfung der Sekundärwick lung (II) des Impulstransformators (T1) liegt und
- c) auf der Primärseite des Impulstransformators (T1) eine einen erhöhten Strom durch die Primärwicklung (I) erfassende Schal tungseinrichtung (R1, R2, V2) vorgesehen ist (Fig. 1).
2. Schaltungsanordnung zur potentialfreien Übermittlung einer Status
meldung eines Leistungshalbleiterschalters, der potentialgetrennt von
einer Steuerelektronik über einen optischen Signalkoppler durch eine
Ansteuerschaltung gesteuert wird und dessen zu dieser Steuerung
benötigte Energie der Ansteuerschaltung über eine Hilfsstromversor
gung mit einem magnetischen Impulstransformator bereitgestellt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei einem als Sperrwandler geschalteten Impulstransformator (T1),
bei dem das eine Ende der Sekundärwicklung (II) mit dem anderen
Ende der Sekundärwicklung (II) über eine Diode (V3) und einen ersten,
die Einschaltsteuerenergie für den Leistungshalbleiterschalter (LHL)
bereitstellenden Speicherkondensator (C2) verbunden ist, wobei zwi
schen dem einen Anschluß des ersten Speicherkondensators (C2) und
dem negativen Lastkreisanschluß (E) des Leistungshalbleiterschal
ters (LHL) ein zweiter durch eine Z-Diode (V11) überbrückter, die
Abschaltsteuerenergie für den Leistungshalbleiterschalter (LHL) be
reitstellender Speicherkondensator (C3) geschaltet ist, und wobei
- a) zwischen die beiden Enden der Sekundärwicklung (II) zusätzlich eine erste Überwachungsdiode (V6.1) in Reihe mit einem ersten Überwachungstransistor (V4.1) geschaltet ist,
- b) der Basisanschluß des ersten Überwachungstransistors (V4.1) mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt der Reihenschaltung einer Z-Diode (V7) mit der Parallelschaltung eines Überwachungskon densators (C4) und eines ersten Überwachungswiderstands (R4) verbunden ist, wobei die Z-Diode (V7) sowohl über eine Block diode (V10) an den positiven Lastkreisanschluß (C) des Leistungs halbleiterschalters (LHL) als auch über einen zweiten Überwa chungswiderstand (R5) diesseits an einen auf der anderen Seite mit dem Steueranschluß des Leistungshalbleiterschalters (LHL) verbundenen Gate-Widerstand (R6) angeschlossen ist und die Parallelschaltung von erstem Überwachungswiderstand (R4) und Überwachungskondensator (C4) an dem anderen Ende der Sekun därwicklung (II) des Impulstransformators (T1) liegt,
- c) eine weitere Reihenschaltung eines zweiten Überwachungstransistors (V4.2) und einer zweiten Überwachungsdiode (V6.2), die gegen über der ersten Überwachungsdiode (V6.1) die umgekehrte Polung aufweist, ebenfalls zwischen den Enden der Sekundärwicklung (II) des Impulstransformators (T1) liegt und der Basisanschluß des zweiten Überwachungstransistors (V4.2) über einen Steuerwiderstand (R8) und einen Steuerkondensator (C5) mit dem Verbindungspunkt zwischen erstem Überwachungstransistor (V4.1) und erster Über wachungsdiode (V6.1) verbunden ist, wobei die Basis-Emitter strecke des zweiten Überwachungstransistors (V4.2) durch einen Ladewiderstand (R7) für den Steuerkondensator (C5) überbrückt ist und
- d) auf der Primärseite des Impulstransformators (T1) eine einen erhöhten Strom durch die Primärwicklung (I) erfassende Schal tungseinrichtung (R1, R2, V2) vorgesehen ist (Fig. 2).
3. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die einen erhöhten Strom durch die Primärwicklung (I) erfassende
Einrichtung durch einen mit der Primärwicklung (I) in Reihe liegenden
Erfassungswiderstand (R2) gebildet ist, der der Basis-Emitterstrecke
eines Erfassungstransistors (V2) parallelgeschaltet ist und diesen bei
erhöhtem Strom durch die Primärwicklung (I) derart leitend steuert,
daß ein diese Statusmeldung repräsentierendes Signal (S) an der Kol
lektor-Emitterstrecke des Erfassungstransistors (V2) abgreifbar ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934316694 DE4316694C1 (de) | 1993-05-14 | 1993-05-14 | Hilfsstromversorgung mit integrierter Statusmeldung für Leistungshalbleiteransteuerung mit Optokopplern |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934316694 DE4316694C1 (de) | 1993-05-14 | 1993-05-14 | Hilfsstromversorgung mit integrierter Statusmeldung für Leistungshalbleiteransteuerung mit Optokopplern |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4316694C1 true DE4316694C1 (de) | 1994-10-06 |
Family
ID=6488427
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934316694 Expired - Fee Related DE4316694C1 (de) | 1993-05-14 | 1993-05-14 | Hilfsstromversorgung mit integrierter Statusmeldung für Leistungshalbleiteransteuerung mit Optokopplern |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4316694C1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19539915A1 (de) * | 1995-10-27 | 1997-04-30 | Elan Schaltelemente Gmbh | Verfahren zur Überwachung wie Stillstands- und/oder Einrichtdrehzahlüberwachung eines Antriebs, insbesondere hochdynamischen Servoantriebs, sowie Lastrelais insbesondere zur Verwendung bei einem entsprechenden Verfahren |
DE19922128C1 (de) * | 1999-05-12 | 2001-01-25 | Siemens Ag | Integrierter Schaltkreis zur Erzeugung eines Ansteuersignals für einen Isolated Gate Bipolar Transistor (IGBT) |
EP2276174A3 (de) * | 2001-09-28 | 2012-01-18 | Tai-Her Yang | Transistor-Treiberschaltung mit photoelektrischer Umwandlung |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0046962B1 (de) * | 1980-09-01 | 1984-02-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Schutzschaltung für einen Schalttransistor |
DE3826284A1 (de) * | 1988-07-30 | 1990-02-08 | Licentia Gmbh | Ueberstromschutz mit statusmeldung bei einer potentialfreien ansteuerschaltung eines insulated-gate-transistors |
DE4216177A1 (de) * | 1991-05-15 | 1992-11-19 | Mitsubishi Electric Corp | Ueberstromschutzvorrichtung fuer ein leistungselement |
-
1993
- 1993-05-14 DE DE19934316694 patent/DE4316694C1/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0046962B1 (de) * | 1980-09-01 | 1984-02-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Schutzschaltung für einen Schalttransistor |
DE3826284A1 (de) * | 1988-07-30 | 1990-02-08 | Licentia Gmbh | Ueberstromschutz mit statusmeldung bei einer potentialfreien ansteuerschaltung eines insulated-gate-transistors |
DE4216177A1 (de) * | 1991-05-15 | 1992-11-19 | Mitsubishi Electric Corp | Ueberstromschutzvorrichtung fuer ein leistungselement |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ERTL, H. et al: "Potential-Free Gate Drive Circuits For Fast Switching Power Semiconductor Devices",IN: PCI, June 1989 Proceedings, S. 14-30 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19539915A1 (de) * | 1995-10-27 | 1997-04-30 | Elan Schaltelemente Gmbh | Verfahren zur Überwachung wie Stillstands- und/oder Einrichtdrehzahlüberwachung eines Antriebs, insbesondere hochdynamischen Servoantriebs, sowie Lastrelais insbesondere zur Verwendung bei einem entsprechenden Verfahren |
DE19539915B4 (de) * | 1995-10-27 | 2007-06-28 | Elan Schaltelemente Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur Überwachung wie Stillstands- und/oder Einrichtdrehzahlüberwachung eines Antriebs, insbesondere hochdynamischen Servoantriebs, sowie Lastrelais insbesondere zur Verwendung bei einem entsprechenden Verfahren |
DE19922128C1 (de) * | 1999-05-12 | 2001-01-25 | Siemens Ag | Integrierter Schaltkreis zur Erzeugung eines Ansteuersignals für einen Isolated Gate Bipolar Transistor (IGBT) |
EP2276174A3 (de) * | 2001-09-28 | 2012-01-18 | Tai-Her Yang | Transistor-Treiberschaltung mit photoelektrischer Umwandlung |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69212355T2 (de) | Vorrichtung für die galvanische Trennung von Gleichstromsignalen oder eine Gleichstromkomponente enthaltendes Signal | |
EP0053709B1 (de) | Schaltungsanordnung zum Ansteuern mindestens eines Leistungs-FET | |
DE3632746C2 (de) | Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Wechselspannung | |
DE2821683A1 (de) | Schaltersystem | |
DE68919558T2 (de) | Schleifenstromreguliereinrichtung für eine Fernsprechleitung. | |
EP0019813B1 (de) | Elektronischer Sensor-Ein/Aus-Schalter | |
DE3840406A1 (de) | Schutzschaltung fuer eine schaltmodus-stromversorgungsschaltung | |
EP0420997B1 (de) | Schaltungsanordnung für ein Sperrwandler-Schaltnetzteil | |
DE2263867A1 (de) | Steuerschaltung fuer thyristoren | |
EP0208065A2 (de) | Schaltungsanordnung für die Treiberschaltung von Hochvoltleistungstransistoren | |
DE3045771A1 (de) | Schaltungsanordnung zum ansteuern eines leistungs-fet | |
EP0247409A2 (de) | Schaltnetzteil mit einem primär getakteten Gleichspannungswandler | |
EP0203444B1 (de) | Primärgetaktetes Schaltnetzteil | |
DE3813672A1 (de) | Wechselrichter fuer eine induktive last | |
DE2633876A1 (de) | Schaltungsanordnung zur erzeugung einer geregelten ausgangsspannung aus einer eingangsgleichspannung | |
EP0674102B1 (de) | Wechselstromzündung mit optimierter elektronischer Schaltung | |
DE4316694C1 (de) | Hilfsstromversorgung mit integrierter Statusmeldung für Leistungshalbleiteransteuerung mit Optokopplern | |
DE3826284C2 (de) | ||
WO1994013078A1 (de) | Schaltungsanordnung zum steuern einer mehrzahl von verbrauchern, insbesondere vorschaltgeräten von lampen | |
EP0409327A2 (de) | Stromversorgungseinrichtung mit Gleichspannungsüberwachungsschaltung | |
DE2814904C3 (de) | Triac-Schaltungsanordnung | |
EP0652639A2 (de) | Treiberschaltung | |
DE2045840A1 (de) | Eingabegerat fur Kodesignale | |
DE2504785A1 (de) | Schaltungsanordnung zur erdfreien uebertragung von signalen ueber trennstellen in fernmeldeanlagen | |
DE2735736C3 (de) | Wechselstromschalteinrichtung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8320 | Willingness to grant licenses declared (paragraph 23) | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DAIMLER-BENZ AKTIENGESELLSCHAFT, 70567 STUTTGART, |
|
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70567 STUTTGART, DE |
|
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DAIMLERCHRYSLER RAIL SYSTEMS GMBH, 13627 BERLIN, D |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |