DE10045093A1 - Circuit arrangement for energy supply for a control circuit of a power semiconductor switch and method for providing the control energy for a power semiconductor switch - Google Patents
Circuit arrangement for energy supply for a control circuit of a power semiconductor switch and method for providing the control energy for a power semiconductor switchInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Energieversorgung für eine Ansteuerschaltung eines Leistungs halbleiterschalters mit einer diesem elektrisch parallel ge schalteten Reihenschaltung aus einem Widerstand und einem ersten Kondensator, welcher über den Widerstand aufladbar ist, und mit einer Parallelschaltung aus einem zweiten Kon densator und einem Leistungsverbraucher.The invention relates to a circuit arrangement for Power supply for a control circuit of a power semiconductor switch with an electrically parallel ge switched series connection from a resistor and one first capacitor, which can be charged via the resistor is, and with a parallel connection from a second Kon capacitor and a power consumer.
Leistungshalbleiter bieten die Möglichkeit, rohe elektrische Energie (z. B. im kW- oder MW-Bereich) mittels einer geringen Steuerenergie von wenigen Watt zu schalten. Dabei kommt der Bereitstellung der Ansteuerenergie für Leistungshalbleiter in Anwendungen mit hoher Spannung große Bedeutung zu.Power semiconductors offer the possibility of raw electrical Energy (e.g. in the kW or MW range) using a low Switching control energy of a few watts. Here comes the Provision of the control energy for power semiconductors in High voltage applications become very important.
Diese Steuerenergie muss auf dem Emitter- oder Source-Poten
tial des Leistungshalbleiters zur Verfügung gestellt werden.
Nach dem bekannten Stand der Technik sind als Lösungen zur
Bereitstellung dieser Energie auf dem adäquaten Potential
folgende Prinzipien bekannt:
Eine kostengünstige Lösung besteht in der Übertragung durch
einen Transformator. Die Wechselspannung für den Transforma
tor wird durch ein Schaltnetzteil beispielsweise aus der Zwi
schenkreisspannung eines Umrichters für Stromrichterantriebe
oder aus einer Hilfsspannung erzeugt. Diese herkömmliche Lö
sung eignet sich jedoch nur für eine Übertragung über ver
hältnismäßig geringe Spannungslevel, da sonst der benötigte
Transformator sehr teuer wird. Oberhalb von 40 k Volt ist das
Problem von Teilentladungen praktisch kaum zu beherrschen.
This control energy must be made available on the emitter or source potential of the power semiconductor. According to the known prior art, the following principles are known as solutions for providing this energy at the adequate potential:
A cost-effective solution is the transmission through a transformer. The AC voltage for the transformer is generated by a switching power supply, for example from the intermediate circuit voltage of a converter for converter drives or from an auxiliary voltage. However, this conventional solution is only suitable for transmission over a relatively low voltage level, since otherwise the required transformer will be very expensive. Above 40 k volts, the problem of partial discharges can hardly be mastered.
Eine andere bekannte Speisespannungsschaltung bedient sich der optischen Übertragung mittels einer Laserdiode und einem Energiekonverter: Diese Lösung ist sehr kostenintensiv und besitzt darüber hinaus Probleme im Hinblick auf die Lebens dauer einer solchen Speisespannungsschaltung. Auch ist die übertragbare Leistung auf einen Bereich unter 200 mW begrenzt.Another known supply voltage circuit uses optical transmission using a laser diode and a Energy converter: This solution is very expensive and also has problems with life duration of such a supply voltage circuit. That too is transferable power limited to a range below 200 mW.
Eine weitere bekannte Speisespannungsschaltung bedient sich daher des folgenden Prinzips einer Auskopplung aus der Be schaltung des Leistungshalbleiters. Eine solche Schaltungsan ordnung ist beispielsweise aus dem Konferenzbericht "Novel Gate Power Supply Circuit Using Snubber Capacitor Energy for Series-Connected GTO Valves", abgedruckt im Konferenzband EPE '97 Trondheim, Seiten 1.576 bis 1.581, bekannt.Another known supply voltage circuit uses hence the following principle of decoupling from the Be circuit of the power semiconductor. Such a circuit For example, order is from the conference report "Novel Gate Power Supply Circuit Using Snubber Capacitor Energy for Series-Connected GTO Valves ", printed in the conference volume EPE '97 Trondheim, pages 1,576 to 1,581.
Eine Schaltungsanordnung zur Energieversorgung für eine An steuerschaltung eines Leistungshalbleiterschalters gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist in der Fig. 7 näher darge stellt. Diese Speisespannungsschaltung für eine Ansteuer schaltung eines Leistungshalbleiterschalters, insbesondere eines abschaltbaren Thyristors T, weist eine Schutzbeschal tung in Form einer Ausschaltentlastung auf.A circuit arrangement for energy supply for a control circuit on a power semiconductor switch according to the preamble of claim 1 is shown in FIG. 7 Darge closer. This supply voltage circuit for a control circuit of a power semiconductor switch, in particular a thyristor T that can be switched off, has a protective circuit in the form of a switch-off relief.
Gemäß dem obengenannten Konferenzbericht bilden ein Kondensa tor Cb und ein Widerstand Rb eine Reihenschaltung 4 und in Verbindung mit einer im Verknüpfungspunkt 6 der Reihenschal tung 4 anodenseitig elektrisch angeschlossenen Diode Db eine Schutzbeschaltung 10 des Leistungshalbleiterschalters T. Die Diode Db ist kathodenseitig über einen im folgenden näher erläuterten Überladeschutz 11 mit einer Parallelschaltung 2 aus einem Speisespannungskondensator CS und einem elektri schen Verbraucher - hier in Form eines Lastwiderstandes RL - elektrisch verbunden.According to the conference report mentioned above, a capacitor Cb and a resistor Rb form a series circuit 4 and, in conjunction with a diode Db electrically connected on the anode side at node 6 of the series circuit 4, a protective circuit 10 of the power semiconductor switch T. The diode Db is closer to the cathode side via one below Overload protection 11 explained with a parallel circuit 2 of a supply voltage capacitor C S and an electrical consumer - here in the form of a load resistor R L - electrically connected.
Am Speisespannungskondensator CS fällt eine Speisespannung UCS ab, die der Ansteuerschaltung des Leistungshalbleiterschal ters T zugeführt wird. Aus Übersichtlichkeitsgründen ist diese Ansteuerschaltung nicht näher dargestellt.At the supply voltage capacitor C S , a supply voltage U CS drops, which is supplied to the drive circuit of the power semiconductor switch T T. For reasons of clarity, this control circuit is not shown in detail.
Die Schutzbeschaltung 10 hat die Aufgabe, den Spannungsan stieg auf einen vorbestimmten Wert zu begrenzen. Durch den Kondensator Cb wird der Spannungsanstieg begrenzt. Beim Ein schalten des Leistungshalbleiterschalters T wird dieser Kon densator Cb über den Widerstand Rb entladen. Durch die erfor derliche Schutzbeschaltung 10 müssen bei jedem Schaltvorgang Verluste im Widerstand Rb hingenommen werden. Die dabei an fallende Verlustleistung ist proportional zur Schaltfrequenz des Leistungshalbleiterschalters T.The protective circuit 10 has the task of limiting the voltage rise to a predetermined value. The voltage rise is limited by the capacitor Cb. When the power semiconductor switch T is switched on, this capacitor Cb is discharged via the resistor Rb. Due to the requisite protective circuit 10 , losses in the resistor Rb must be accepted with each switching operation. The power loss that occurs is proportional to the switching frequency of the power semiconductor switch T.
Der dabei auftretende Strom durch die Schutzbeschaltung 10 des Leistungshalbleiters T wird jedoch über den Speisespan nungskondensator CS auf der Ansteuerbaugruppe (nicht gezeigt) geführt und lädt diesen auf.The current that occurs through the protective circuit 10 of the power semiconductor T is, however, conducted via the supply voltage capacitor C S on the control module (not shown) and charges it.
Elektrisch parallel zum Speisespannungskondensator CS ist ein Überladeschutz bzw. eine Spannungsbegrenzerschaltung 11 ge schaltet. Bei Überladung des Speisespannungskondensators CS wird ein Schutzthyristor TY gezündet, der den Beschaltungs strom übernimmt. Der Thyristor ist mit einer gegenpoligen Diode D2 in einer weiteren Reihenschaltung 7 dem Speisespan nungskondensator CS elektrisch parallel geschaltet, wobei der Verknüpfungspunkt 8 dieser Reihenschaltung 7 mit dem katho denseitigen Anschluss der Diode Db elektrisch verbunden ist. Der Steueranschluss des Thyristors TY ist über eine Zener diode Z mit dem kathodenseitigen Anschluss der Diode D2 elek trisch verbunden.An overload protection or a voltage limiter circuit 11 is switched electrically in parallel with the supply voltage capacitor C S. When the supply voltage capacitor C S is overloaded, a protective thyristor TY is ignited, which takes over the wiring current. The thyristor is electrically connected in parallel with a counter-pole diode D2 in a further series circuit 7 to the supply voltage capacitor C S , the node 8 of this series circuit 7 being electrically connected to the cathode-side terminal of the diode Db. The control connection of the thyristor TY is electrically connected via a Zener diode Z to the cathode-side connection of the diode D2.
Diese Methode eignet sich für höchste Spannungsniveaus, da
sie keine Potentialtrennung benötigt. Jedoch treten auch fol
gende Nachteile dieser Lösung auf:
This method is suitable for the highest voltage levels since it does not require electrical isolation. However, the following disadvantages of this solution also occur:
- - es muss eine Beschaltung, z. B. in Form der gezeigten Schutzbeschaltung 10, vorhanden sein.- There must be a circuit, e.g. B. in the form of the protective circuit 10 shown.
- - diese Lösung funktioniert nicht bei Impulssperre, sondern nur im Pulsbetrieb des Leistungshalbleiterschalters T, da im Fall einer Impulssperre kein Stromfluss über die ent sprechende Beschaltung erfolgt und somit auch keine Aufladung des Speisespannungskondensators CS.- This solution does not work with a pulse block, but only in the pulse mode of the power semiconductor switch T, since in the case of a pulse block there is no current flow through the appropriate circuitry and therefore no charging of the supply voltage capacitor C S.
- - es fließen große Ströme über die Ansteuerbaugruppe, den Speisespannungskondensator CS und den Schutzthyristor TY, wodurch eine unerwünscht hohe Verlustleistung entsteht.- Large currents flow through the control module, the supply voltage capacitor C S and the protective thyristor TY, which results in an undesirably high power loss.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Speise spannungsschaltung zu schaffen, die ohne eine Beschaltung auskommt und bei der die Verlustleistung gegenüber dem be kannten Stand der Technik entscheidend minimiert wird.The object of the present invention is therefore a food to create voltage circuit without a circuit gets along and where the power loss compared to the be known prior art is significantly minimized.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass eine Schaltungsanordnung zur Energieversorgung für eine Ansteuerschaltung eines Leistungshalbleiterschalters nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch weitergebildet wird, dass ein schaltendes Transformationsmittel zur Trans formation der in dem ersten Kondensator gespeicherten Energie auf das erforderliche Spannungsniveau des zweiten Kondensa tors vorgesehen ist, welches eingangsseitig elektrisch mit dem ersten Kondensator verbunden ist, und das ausgangsseitig elektrisch mit der Parallelschaltung verbunden ist.According to the present invention, this object is achieved solved that a circuit arrangement for energy supply for a control circuit of a power semiconductor switch further developed according to the preamble of claim 1 is that a switching means of transformation to Trans formation of the energy stored in the first capacitor to the required voltage level of the second condenser Tor is provided, which is electrically on the input side is connected to the first capacitor, and that on the output side is electrically connected to the parallel circuit.
Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei erwiesen, wenn als Transformationsmittel ein Schaltnetzteil oder ein Schalt regler vorgesehen ist.It has proven to be particularly advantageous if a switching power supply or a switching device as transformation means controller is provided.
Für einen besonders stabilen Betrieb für den Fall, dass die Einspeisung mehr Energie liefert, als in der Ansteuerschal tung verbraucht wird, wird nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung elektrisch parallel zum ersten Kondensator eine Spannungsbegrenzungsvorrichtung angeordnet.For a particularly stable operation in the event that the Infeed delivers more energy than in the control scarf device is consumed, according to another advantageous Design electrically parallel to the first capacitor Voltage limiting device arranged.
Zur Vermeidung einer Entladung des Speisespannungskondensa tors wird nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Schal tungsanordnung nach der Erfindung in der Reihenschaltung zusätzlich eine in Flussrichtung gepolte Diode vorgesehen, die vorzugsweise zwischen dem Widerstand und dem ersten Kondensa tor oder zwischen dem Knoten aus dem Widerstand mit der Span nungsbegrenzungsvorrichtung und dem ersten Kondensator ange ordnet ist.To avoid discharge of the supply voltage condenser according to an advantageous embodiment of the scarf line arrangement according to the invention in the series circuit additionally a diode polarized in the flow direction is provided, the preferably between the resistor and the first condenser gate or between the knot from the resistance with the span voltage limiting device and the first capacitor is arranged.
Eine besonders vorteilhafte Spannungsbegrenzungsvorrichtung verfügt über Spannungserfassungsmittel, ein Vergleichsmittel zum Vergleich einer Messspannung mit einer Referenzspannung sowie ein Schaltmittel zum Entladen des Kondensators im Falle des Übersteigens der Referenzspannung durch die Messspannung.A particularly advantageous voltage limiting device has voltage detection means, a means of comparison to compare a measurement voltage with a reference voltage and a switching means for discharging the capacitor in the case of the reference voltage being exceeded by the measurement voltage.
Dies wird erfindungsgemäß besonders einfach und kostengünstig dadurch erreicht, dass ein dem ersten Kondensator elektrisch parallelgeschalteter Spannungsteiler zur Ermittlung der Mess spannung dient, womit der nichtinvertierende Eingang eines Komparators beaufschlagt wird, dessen invertierender Eingang die Referenzspannung führt, wobei der Ausgang des Komparators einen Halbleiterschalter ansteuert, welcher elektrisch in Reihe mit einem Widerstand dem ersten Kondensator elektrisch parallel geschaltet ist.According to the invention, this becomes particularly simple and inexpensive thereby achieved that the first capacitor is electrical voltage divider connected in parallel to determine the measurement voltage, with which the non-inverting input of a Comparator is applied, its inverting input the reference voltage leads, the output of the comparator drives a semiconductor switch, which is electrically in Series with a resistor the first capacitor electrical is connected in parallel.
Um die Schaltfrequenz des Schaltmittels bzw. Halbleiterschal ters zu begrenzen, weist das Vergleichsmittel oder der Kompa rator nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Er findung eine Hysterese auf.At the switching frequency of the switching means or semiconductor scarf limit, the comparison means or the compa rator according to a further advantageous embodiment of the Er find a hysteresis.
Als besonders einfache und effektive Realisierung der Hyste rese hat es sich erwiesen, einen Teil der Ausgangsspannung des Vergleichsmittels oder Komparators auf die Referenzspan nung aufzuschalten.As a particularly simple and effective realization of the hyster Rese has proven to be part of the output voltage of the comparison means or comparator on the reference chip switch on.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Schal tungsanordnung der Erfindung lässt sich ein besonders kompak ter Aufbau erreichen, indem die Spannungsversorgung des Ver gleichsmittels oder des Komparators aus der Spannung des zweiten Kondensators, des Speisespannungskondensators, er folgt.According to a further advantageous embodiment of the scarf The arrangement of the invention can be particularly compact ter structure by connecting the voltage supply to the ver equal means or the comparator from the voltage of the second capacitor, the supply voltage capacitor, he follows.
Für eine besonders einfache Erzielung eines definierten Ein schaltzustands lässt sich der Ausgang des Komparators über einen Widerstand elektrisch mit dem leistungshalbleiterseiti gen Anschluss des ersten Kondensators verbinden.For a particularly easy achievement of a defined one switching state can be the output of the comparator a resistor electrically with the power semiconductor side Connect the first capacitor.
Alternativ weist die Spannungsbegrenzungsvorrichtung eine Zenerdiode als Messmittel auf, die ein Schaltmittel zum Ent laden des Speisespannungskondensators triggert.Alternatively, the voltage limiting device has one Zener diode as measuring means, which is a switching means for Ent charging of the supply voltage capacitor triggers.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Schal tungsanordnung der Erfindung lässt sich erreichen, dass auch ein Betrieb bei Impulssperre und gleichzeitig bei stark mini mierter Verlustleistung möglich wird, indem zwischen dem Leistungshalbleiterschalter und der Reihenschaltung eine Schutzbeschaltungsvorrichtung vorgesehen ist, insbesondere indem zwischen den Leistungshalbleiterschalter und die Rei henschaltung eine weitere Reihenschaltung mit einem dritten Kondensator und einem nachgeschalteten Widerstand elektrisch parallel geschaltet ist und ein die Verknüpfungspunkte der beiden Reihenschaltungen verbindenden Querzweig vorgesehen ist, der eine in Flussrichtung gepolte Diode aufweist.According to a further advantageous embodiment of the scarf arrangement of the invention can be achieved that too an operation with impulse lock and at the same time with strong mini mated power loss is possible by between the Power semiconductor switch and the series connection one Protective circuit device is provided, in particular by placing between the power semiconductor switch and the rei another series connection with a third Capacitor and a downstream resistor electrically is connected in parallel and one of the tie points of the provided cross branch connecting two series connections which has a diode polarized in the direction of flow.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung lässt sich eine Mehrzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Leistungshalbleiterschaltern besonders effektiv mit einer je weils zugeordneten Schaltungsanordnung nach der Erfindung zur Energieversorgung für eine Ansteuerschaltung dieses Leis tungshalbleiterschalters betreiben, wenn jeder Leistungshalb leiterschalter jeweils einen parallelgeschalteten Widerstand aufweist und die elektrische Reihenschaltung dieser Wider stände zur statischen Symmetrierung der Sperrspannungen der Leistungshalbleiterschalter dient, indem jeder Symmetrie rungswiderstand zum Laden des jeweiligen ersten Kondensators der zugeordneten Schaltungsanordnung dient. According to a further advantageous embodiment of the invention can be a plurality of electrically connected in series Power semiconductor switches particularly effective with one each Weil associated circuitry according to the invention Power supply for a control circuit of this Lei operate semiconductor switch when each power half conductor switches each have a parallel resistor has and the electrical series connection of this counter stands for the static symmetrization of the blocking voltages of the Power semiconductor switch serves by any symmetry Resistance for charging the respective first capacitor the assigned circuit arrangement is used.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn das Schaltnetzteil oder der Schaltregler mit möglichst hoher Ein gangsspannung betrieben wird, wodurch der Eingangsstrom und damit verbunden die Verlustleistung minimiert wird.It has proven to be particularly advantageous if that Switching power supply or the switching regulator with the highest possible on output voltage is operated, whereby the input current and associated power loss is minimized.
Die Gesamtschaltung mit einer Mehrzahl elektrisch in Reihe geschalteten Leistungshalbleiterschaltern mit je einer Schal tungsanordnung nach der Erfindung kann auch vorteilhafterwei se zur Übertragung von elektrischer Energie (HGÜ) dienen.The overall circuit with a plurality of electrically in series switched power semiconductor switches with one scarf each arrangement according to the invention can also advantageously serve to transmit electrical energy (HVDC).
Weitere Vorteile und Details einer möglichen Ausführungsform der Schaltungsanordnung zur Energieversorgung für eine An steuerschaltung eines Leistungshalbleiterschalters nach der Erfindung ergeben sich anhand der folgenden Beschreibung ei nes vorteilhaften Ausführungsbeispiels und in Verbindung mit den Figuren. Dabei sind Elemente mit gleicher Funktionalität mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Es zeigt:Further advantages and details of a possible embodiment the circuit arrangement for energy supply for an Control circuit of a power semiconductor switch after the Invention result from the following description nes advantageous embodiment and in connection with the figures. There are elements with the same functionality marked with the same reference numerals. It shows:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung, Fig. 1 shows a circuit arrangement according to the invention,
Fig. 2 den prinzipiellen Aufbau eines Schaltnetzteils, Fig. 2 shows the basic structure of a switching power supply,
Fig. 3 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit zu sätzlicher Begrenzungsschaltung, Fig. 3 shows a circuit arrangement of the invention with about sätzlicher limiting circuit,
Fig. 4a eine mögliche Ausführung der Begrenzungsschaltung, Fig. 4a shows a possible embodiment of the limiting circuit,
Fig. 4b eine alternative Ausführung einer Begrenzungsschal tung, FIG. 4b is an alternative embodiment of a limit TIC,
Fig. 4c eine geänderte Anordnung der Reihendiode, Fig. 4c shows a modified arrangement of the series diode,
Fig. 5 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit Ver sorgung aus der Symmetrierung und einer zusätzli chen Beschaltung, Fig. 5 shows a circuit arrangement of the invention with Ver supply from the balun and an addi tional circuitry,
Fig. 6 ein Brückenzweig einer Stromrichterschaltung mit einer Reihenschaltzahl 'zwei' und Fig. 6 shows a bridge branch of a converter circuit with a series connection number 'two' and
Fig. 7 eine Schaltungsanordnung zur Energieauskopplung aus einem Beschaltungsnetzwerk nach dem Stand der Tech nik. Fig. 7 shows a circuit arrangement for extracting energy from a wiring network according to the prior art technology.
Nachdem die der Darstellung nach Fig. 7 zugrundeliegende Schaltungsanordnung zur Energieauskopplung aus einem Beschaltungsnetzwerk bereits eingangs als Stand der Technik gewür digt wurde, soll im folgenden eine erfindungsgemäße Schal tungsanordnung gegenübergestellt werden. Eine solche ist in der Darstellung nach Fig. 2 gezeigt.After the circuit arrangement on the basis of the representation according to FIG. 7 for extracting energy from a wiring network has already been recognized at the beginning as prior art, a circuit arrangement according to the invention is to be compared in the following. Such is shown in the illustration in FIG. 2.
Dabei ist einem Leistungshalbleiterschalter T eine Reihen schaltung 1 aus einem Widerstand RS und einem Kondensator C1 der Kollektor-Emitter-Strecke elektrisch parallel geschaltet. Daneben weist die Reihenschaltung 1 zusätzlich eine in Fluss richtung gepolte Diode DS auf, die zwischen dem Widerstand RS und dem ersten Kondensator C1 angeordnet ist. Die Diode DS dient dazu, eine Entladung des Kondensators C1 über RS bei eingeschaltetem Leistungshalbleiter T zu verhindern. Sie muss die Spannung des Kondensators C1 sperren können.Here, a power semiconductor switch T is a series circuit 1 of a resistor R S and a capacitor C1 of the collector-emitter path electrically connected in parallel. In addition, the series circuit 1 additionally has a diode D S polarized in the direction of flow, which is arranged between the resistor R S and the first capacitor C1. The diode D S serves to prevent the capacitor C1 from discharging via R S when the power semiconductor T is switched on. It must be able to block the voltage of capacitor C1.
Der Kondensator C1 wird durch den dem Leistungshalbleiter pa rallelen Widerstand RS geladen. Der Widerstand RS ist für An wendungen mit hoher Sperrspannung und somit Reihenschaltung von Leistungshalbleitern ohnehin zur statischen Spannungs symmetrierung erforderlich (vgl. Fig. 6). Außerdem ist eine Parallelschaltung 2 aus einem zweiten Kondensator CS und ei nem Leistungsverbraucher RL vorgesehen, die die - nicht ge zeigte - Ansteuerschaltung für den Leistungshalbleiter T repräsentieren.The capacitor C1 is charged by the resistor R S parallel to the power semiconductor. The resistor R S is required for applications with a high reverse voltage and thus series connection of power semiconductors for static voltage balancing anyway (cf. FIG. 6). In addition, a parallel circuit 2 is provided from a second capacitor C S and a power consumer R L , which represent the drive circuit (not shown) for the power semiconductor T.
Würde die Spannung vom Kondensator C1 direkt zur Versorgung der Last RL verwendet, so müsste der gesamte Laststrom I2 durch RS fließen. Da die Spannung UCS über RL nur ca. 1% der Sperrspannung UCE des Bauelements beträgt, würde die Schal tung bestenfalls mit einem Wirkungsgrad von 1% arbeiten und in RS sehr hohe Verluste verursachen. Um dies zu vermeiden, wird elektrisch parallel zu C1 ein Schaltnetzteil SNT oder ein anderes schaltendes Transformationsmittel angeschlossen, das ausgangsseitig elektrisch mit der Parallelschaltung 2 verbunden ist und die Energie auf das Spannungsniveau von CS transformiert. Dadurch wird erreicht, dass die Last RL aus reichend versorgt wird und durch RS nur der ohnehin erforderliche Symmetrierstrom I1 fließt.If the voltage from the capacitor C1 were used directly to supply the load R L , the entire load current I2 would have to flow through R S. Since the voltage U CS across R L is only approx. 1% of the reverse voltage U CE of the component, the circuit would work at best with an efficiency of 1% and cause very high losses in R S. In order to avoid this, a switching power supply SNT or another switching transformation means is connected electrically in parallel with C1, which is electrically connected on the output side to the parallel circuit 2 and transforms the energy to the voltage level of C S. The result of this is that the load R L is supplied with sufficient power and only the balancing current I1 which is required anyway flows through R S.
In Fig. 2 ist der prinzipielle Aufbau eines Schaltnetzteils SNT gezeigt. Schaltnetzteile sind getaktete Stromversorgun gen, d. h. sie "zerhacken" eine Gleichspannung. Wesentlich für die Betriebsweise des Schaltnetzteils SNT ist, dass ein Halb leiterelement, z. B. ein Transistor, ausschließlich als Schal ter S arbeitet. Dadurch entstehen nur Schaltverluste und Durchlassverluste, woraus ein hoher Wirkungsgrad einer getak teten Stromversorgung im Vergleich zu anderen Verfahren re sultiert.In FIG. 2, the basic structure of a switching power supply SNT is shown. Switching power supplies are clocked Stromversorgun conditions, ie they "chop" a DC voltage. It is essential for the operation of the switching power supply SNT that a semiconductor element, for. B. a transistor, works exclusively as a scarf ter S. This only results in switching losses and transmission losses, which results in a high efficiency of a clocked power supply in comparison to other methods.
Eine gleichgerichtete Eingangsspannung Uc1 wird durch den Schalter S zerhackt, woraus eine Wechselspannung Uz von Rechteck-, Trapez- oder gelegentlich auch Sinusform resul tiert. Eine Regelung über den Schalter S. in der Regel ein diskreter MOSFET-Transistor, erfolgt über eine Steuerlogik ST entweder durch eine Veränderung des Tastverhältnisses T bei konstanter Frequenz der Wechselspannung Uz, oder durch Änderung der Frequenz bei festem oder variablem Tastverhält nis T.A rectified input voltage Uc1 is by the Switch S chopped, from which an AC voltage Uz of Rectangular, trapezoidal or occasionally sinusoidal shape advantage. A regulation via the switch S. usually one discrete MOSFET transistor, takes place via a control logic ST either by changing the duty cycle T at constant frequency of the AC voltage Uz, or by Change of frequency with fixed or variable duty cycle nis T.
Die so zerhackte Spannung Uz kann in jede beliebige andere Spannung transformiert werden, indem die Leistung über einen Übertrager U übertragen wird und die Spannung über einen dar auffolgenden Gleichrichter G gleichgerichtet wird. Daraus re sultiert die gewünschte gewandelte Gleichspannung, hier UCS. Der Übertrager U dient zudem einer gewünschten Netztrennung. Der Regelkreis wird geschlossen, indem diese gleichgerichtete Ausgangsspannung UCS einem Regelverstärker RV zugeleitet wird, welcher ausgangsseitig zur Potentialtrennung beispiels weise mit einem Optokoppler P verbunden ist, über den die Steuerlogik ST angesteuert wird. In der Darstellung nach Fig. 2 sind die jeweils ausgangsseitig resultierenden Spannungs verläufe der beschriebenen Komponenten des Schaltnetzteils SNT in Form eines Diagrams der Spannung U über die Zeit t veranschaulicht. Wird ein Schaltnetzteil nicht am Netz, sondern an einer Gleichstromquelle angeschlossen, so spricht man auch von einem "Schaltregler". Auch ein einfacher Tiefsetz steller kommt in Betracht.The thus chopped voltage Uz can be transformed into any other voltage by transmitting the power via a transformer U and rectifying the voltage via a rectifier G which follows it. This results in the desired converted DC voltage, here U CS . The transformer U also serves for a desired network separation. The control loop is closed by feeding this rectified output voltage U CS to a control amplifier RV, which is connected on the output side for potential isolation, for example, to an optocoupler P, via which the control logic ST is controlled. In the illustration according to FIG. 2, the voltage profiles of the described components of the switched-mode power supply SNT resulting on the output side are illustrated in the form of a diagram of the voltage U over time t. If a switched-mode power supply is not connected to the mains but to a direct current source, this is also referred to as a "switching regulator". A simple step-down converter can also be used.
Solche Schaltnetzteile oder Schaltregler zeichnen sich unter anderem durch einen sehr hohen Wirkungsgrad von bis zu 90%, eine gute Regeldynamik und Spannungskonstanz sowie geringes Volumen und Gewicht aus.Such switching power supplies or switching regulators are characterized by due to a very high efficiency of up to 90%, good control dynamics and constant voltage as well as low Volume and weight.
Das Schaltnetzteil SNT ist zweckmäßigerweise mit möglichst hoher Eingangsspannung UC1 zu betreiben, um bei gegebener Leistung in RL mit minimalem Eingangsstrom I1 arbeiten zu können. Da im Schaltnetzteil SNT - wie erwähnt - üblicher weise ein diskreter MOSFET-Transistor eingesetzt wird, ist diese Eingangsspannung auf ein Niveau von etwa 1500 V be grenzt. Ist die Sperrspannung des Leistungshalbleiters T1 un ter diesem Niveau, so kann das Schaltnetzteil auch in einer Reihenschaltung direkt parallel zu dem Leistungshalbleiter T aus Fig. 1 angeschlossen werden.The switching power supply SNT is expediently to be operated with the highest possible input voltage U C1 in order to be able to work with a given power in R L with a minimum input current I1. Since in the switched-mode power supply SNT - as mentioned - a discrete MOSFET transistor is usually used, this input voltage is limited to a level of approximately 1500 V be. If the reverse voltage of the power semiconductor T1 is below this level, the switched-mode power supply can also be connected in parallel in a series connection directly to the power semiconductor T from FIG. 1.
Der Widerstand RS ist vorteilhafterweise so zu dimensionie
ren, dass gilt:
The resistance R S is advantageously dimensioned such that:
(UCE - Uc1)/RS).Uc1.q < Ucs.I2 (1)(U CE - Uc1) / R S ) .Uc1.q <Ucs.I2 (1)
Dabei bezeichnet q den Wirkungsgrad des Schaltnetzteils.Q denotes the efficiency of the switching power supply.
Andernfalls ist die Last größer als die Einspeisung und diese kann die Last somit nicht versorgen. Liefert die Einspeisung mehr Energie, als in der Last verbraucht wird, so wird die Kondensatorspannung Uc1 ansteigen. Dies ist bei korrekter Di mensionierung praktisch immer der Fall, da sowohl Last als auch eingespeiste Energie sich mit den Betriebsbedingungen verändern und die obige Ungleichung (1) zu jedem Zeitpunkt erfüllt sein muss.Otherwise the load is greater than the infeed and this cannot supply the load. If the feed provides more energy than is consumed in the load, the capacitor voltage Uc1 will rise. This is practically always the case with correct dimensioning, since both the load and the energy fed in change with the operating conditions and the above inequality ( 1 ) must be fulfilled at all times.
Aus diesem Grund ist eine Begrenzungsschaltung B für Cl nach der Darstellung gemäß Fig. 3 vorteilhaft. Diese wird parallel zu dem Kondensator C1 angeschlossen.For this reason, a limiting circuit B for Cl as shown in FIG. 3 is advantageous. This is connected in parallel to the capacitor C1.
Eine prinzipielle Ausführungsform der Begrenzungsschaltung ist in Fig. 4a dargestellt. Über eine Spannungserfassungsein richtung aus einem Spannungsteiler 3 mit den Wiederständen R3, R4 wird die Spannung an C1 gemessen. Diese Messspannung Um wird mit einer Referenzspannung Uref verglichen. Die Mess spannung Um wird dem nichtinvertierenden Eingang + eines Kom parators K beaufschlagt, dessen invertierender Eingang - die Referenzspannung Uref führt, wobei der Ausgang des Kompara tors K einen Halbleiterschalter Tx ansteuert. Letzterer ist elektrisch in Reihe mit einem Widerstand R2 dem Kondensator C1 elektrisch parallel geschaltet.A basic embodiment of the limiting circuit is shown in Fig. 4a. The voltage at C1 is measured via a voltage detection device from a voltage divider 3 with resistors R3, R4. This measuring voltage Um is compared with a reference voltage Uref. The measuring voltage Um is applied to the non-inverting input + of a comparator K, whose inverting input - carries the reference voltage Uref, the output of the comparator K driving a semiconductor switch Tx. The latter is electrically connected in series with a resistor R2 to the capacitor C1 in parallel.
Übersteigt die Messspannung Um den Wert der Referenzspannung Uref, so wird der Schalter Tx, z. B. ein Transistor, einge schaltet und C1 über den weiteren mit dem Schalter Tx elekt risch in Reihe geschalteten Widerstand R2 entladen. Sinkt die Spannung an C1 dadurch ab, so wird der Transistor Tx wieder abgeschaltet.If the measurement voltage exceeds the value of the reference voltage Uref, the switch Tx, e.g. B. a transistor switches and C1 over the other with the switch Tx elect Discharge R2 connected in series. Sinks Voltage on C1 thereby, the transistor Tx becomes again off.
Zweckmäßigerweise ist der Komparator K mit einer Hysterese versehen, um die Schaltfrequenz von Tx zu begrenzen. Dies kann z. B. durch eine Aufschaltung eines Teiles der Ausgangs spannung des Komparators auf die Referenzspannung Uref ge schehen.The comparator K is expediently provided with a hysteresis provided to limit the switching frequency of Tx. This can e.g. B. by connecting a part of the output voltage of the comparator to the reference voltage Uref ge Schehen.
Die Spannungsversorgung des Komparators K erfolgt vorteilhaf terweise aus dem Speisespannungskondensator Cs. Da beim An lauf der Schaltung C1 und somit auch Cs noch ungeladen sind, besitzt in diesem Fall auch der Komparator K noch keine Ver sorgungsspannung. Durch einen weiteren Widerstand R5, welcher zwischen den Ausgang des Komparators K und den Emitter des Transistors Tx geschaltet ist, wird in diesem Betriebzustand der Transistor Tx sicher ausgeschaltet. Dadurch wird eine Aufladung des Kondensators C1 möglich. The voltage supply of the comparator K is advantageous usually from the supply voltage capacitor Cs. Since at the arrival circuit C1 and thus also Cs are still uncharged, in this case the comparator K also has no Ver supply voltage. By another resistor R5, which between the output of the comparator K and the emitter of the Transistor Tx is switched in this operating state the transistor Tx safely turned off. This will make one Capacitor C1 can be charged.
Die Darstellung nach Fig. 4b zeigt eine einfachere Alternative zur Spannungsbegrenzung. Eine Begrenzung der Spannung des Speisespannungskondensators C1 erfolgt hier durch Triggern des Schaltmittels Tx über eine Zenerdiode Dx1, welche mit ei ner weiteren Zenerdiode Dx2, die beide in Sperrrichtung in Reihe geschaltet sind, einen Spannungsteiler 3' bildet, der dem Speisespannungskondensator C1 parallel geschaltet ist.The illustration in Fig. 4b shows a simpler alternative for voltage limitation. The voltage of the supply voltage capacitor C1 is limited here by triggering the switching means Tx via a Zener diode Dx1, which forms a voltage divider 3 'with a further Zener diode Dx2, both of which are connected in series in the reverse direction, which is connected in parallel with the supply voltage capacitor C1.
Der Verknüpfungspunkt dieses Spannungsteilers 3' ist mit dem Steueranschluss des Schaltmittels Tx elektrisch leitend ver bunden. Der Zenerdiode Dx1 ist außerdem in Reihe ein Wider stand Rx1 vorgeschaltet, der den Strom durch Dx1 begrenzt. Die Zenerdiode Dx2 begrenzt die Spannung am Steuereingang des Schaltmittels Tx, sofern dieses ein feldgesteuertes Bauele ment (z. B. ein MOSFET oder ein IGBT) ist. Ein der Zenerdiode Dx2 elektrisch parallel geschalteter Widerstand Rx2 verhin dert ein parasitäres positives Aufladen des Steueranschlusses bzw. Gates von Tx.The junction of this voltage divider 3 'is electrically connected to the control connection of the switching means Tx. The Zener diode Dx1 is also connected in series with a resistor Rx1, which limits the current through Dx1. The Zener diode Dx2 limits the voltage at the control input of the switching means Tx, provided that this is a field-controlled component (e.g. a MOSFET or an IGBT). A resistor Rx2 electrically connected in parallel to the Zener diode Dx2 prevents parasitic positive charging of the control connection or gate of Tx.
Ist das Schaltmittel Tx ein Bipolartransistor, so kann die Zenerdiode Dx2 entfallen. Der Widerstand Rx2 führt dann Leck ströme von Dx1 ab.If the switching means Tx is a bipolar transistor, then the Zener diode Dx2 is eliminated. The resistor Rx2 then causes a leak flows from Dx1.
Die Fig. 4c zeigt nun eine weitere vorteilhafte Variante der Einbeziehung der Spannungsbegrenzungsschaltung B. Durch eine gegenüber der Schaltung nach Fig. 1 geänderten Anordnung der Reihendiode Ds lässt sich eine geringere Schaltfrequenz des Schaltmittels Tx erzielen. Dazu wird das Schaltmittel Tx so wie der Widerstand R2 nicht nur dem Speisespannungskondensa tor C1, sondern auch der Reihendiode Ds elektrisch parallel geschaltet. Diese Variante ist vorteilhaft, weil während des Einschaltens des Schaltmittels Tx der Speisespannungskonden sator C1 nicht über den Widerstand R2 entladen wird. FIG. 4c shows a further advantageous variant of the inclusion of the voltage limiting circuit B. By comparing the circuit of Fig. 1 modified arrangement of the series diode Ds, a lower switching frequency of the switching means Tx can be obtained. For this purpose, the switching means Tx, like the resistor R2, is not only connected electrically in parallel with the supply voltage capacitor C1, but also with the series diode Ds. This variant is advantageous because, when the switching means Tx is switched on, the supply voltage capacitor C1 is not discharged via the resistor R2.
In der Darstellung nach Fig. 5 ist eine Schaltungsvariante ge zeigt, die dann eingesetzt werden kann, wenn das beschriebene erfindungsgemäße Prinzip verwendet werden soll, obwohl eine zusätzliche Ausschaltentlastung 10 der eingangs anhand des Standes der Technik nach Fig. 7 geschilderten Art vorhanden ist.In the illustration of FIG. 5 is a circuit variant shows ge that can be used when the principle of the present invention described is to be used, even though an additional switching-off 10 of the described initially on the basis of the prior art of FIG. 7 type is available.
Zwischen den Leistungshalbleiterschalter T und die Reihen schaltung 1 ist dann eine weitere Reihenschaltung 4 mit einem weiteren Kondensator Cb und einem nachgeschalteten Widerstand Rb elektrisch parallel geschaltet. Die Verknüpfungspunkte 5 und 6 der beiden Reihenschaltungen 1 und 4 sind durch einen Querzweig 9 aus einer in Flussrichtung gepolten Diode Db ver bunden.Between the power semiconductor switch T and the series circuit 1 , a further series circuit 4 with a further capacitor Cb and a downstream resistor Rb is then electrically connected in parallel. The connection points 5 and 6 of the two series connections 1 and 4 are connected by a transverse branch 9 from a diode Db polarized in the direction of flow.
Die Energie aus der Beschaltung 10 wird dann zusätzlich zur Energie aus der Symmetrierung RS für die Versorgung mitge nutzt. Dadurch wird der Nachteil des Standes der Technik ver mieden, dass die Schaltung nur im Pulsbetrieb arbeitet. Mit der in Fig. 5 gezeigten Schaltungsvariante kann dann auch ein Betrieb bei Impulssperre (z. B. beim Anlauf eines Stromrich terantriebes) erreicht werden.The energy from the circuit 10 is then used in addition to the energy from the balancing R S for the supply. This avoids the disadvantage of the prior art that the circuit only works in pulse mode. With the circuit variant shown in FIG. 5, operation with impulse blocking (for example when starting a converter) can then also be achieved.
Zur Veranschaulichung der Einbindung der vorangehend be schriebenen erfindungsgemäßen Schaltungsanordnungen in einem Umrichter und des in diesem Zusammenhang auftretenden bereits erwähnten Problems der Symmetrierung dient die Darstellung nach Fig. 6.The illustration according to FIG. 6 serves to illustrate the integration of the circuit arrangements according to the invention described above in a converter and the already mentioned problem of balancing that occurs in this context.
Um höhere Zwischenkreisspannungen UZK zu realisieren, werden mehrere Leistungshalbleiterschalter T1 bis T4 elektrisch in Reihe geschaltet. In Fig. 6 ist ein Brückenzweig einer mehr phasigen Stromrichterschaltung dargestellt. Bei diesem Brückenzweig ist jeder Leistungsschalter durch zwei in Reihe geschaltete Leistungshalbleiterschalter T1, T2 und T3, T4 re alisiert. Da hier pro Leistungsschalter nur zwei Leistungs halbleiterschalter verwendet werden, liegt eine Reihenschalt zahl von 'Zwei' für den Stromrichter vor.In order to realize higher intermediate circuit voltages U ZK , several power semiconductor switches T1 to T4 are electrically connected in series. In FIG. 6, a bridge arm of a multi-phase inverter circuit is shown. In this bridge branch, each circuit breaker is realized by two series-connected power semiconductor switches T1, T2 and T3, T4. Since only two power semiconductor switches are used per circuit breaker, there is a series connection number of 'two' for the converter.
Jeder Leistungshalbleiterschalter T1 bis T4 weist eine Freilaufdiode DF1 bis DF4 und einen Widerstand RS1 bis RS4 auf, dem eine erfindungsgemäße Speisespannungsschaltung nachge schaltet ist, welche zur Versorgung einer jeweiligen dem Leistungshalbleiterschalter T1 bis T4 zugeordneten Ansteuer schaltung A1 bis A4 dient.Each power semiconductor switch T1 to T4 has a free-wheeling diode DF1 to DF4 and a resistor R S1 to R S4 , which is connected to a supply voltage circuit according to the invention, which is used to supply a respective control circuit A1 to A4 assigned to the power semiconductor switch T1 to T4.
Die Höhe der eingangsseitigen Zwischenkreisspannung UZK wird von der Sperrfähigkeit eines Leistungshalbleiterschalters T1 bis T4 begrenzt. An jedem Leistungshalbleiterschalter T1 bis T4 fällt eine jeweilige Spannung UCE1 bis UCE4 ab.The level of the intermediate circuit voltage U ZK on the input side is limited by the blocking capability of a power semiconductor switch T1 to T4. A respective voltage U CE1 to U CE4 drops at each power semiconductor switch T1 to T4.
Im Taktbetrieb des Stromrichters beträgt die jeweilige Span nung UCE1 bis UCE4 über jedem Leistungshalbleiterschalter T1 bis T4 aufgrund der Reihenschaltzahl von 'zwei' die Hälfte der Zwischenkreisspannung UZK. In diesem Fall kann die Zwi schenkreisspannung UZK auf die doppelte Betriebsspannung ei nes Leistungshalbleiterschalters T1 bis T4 ausgelegt werden.In the clock operation of the converter, the respective clamping voltage U is CE1 to CE4 U about each power semiconductor switch T1 to T4 due to the series connection number of 'two' half of the intermediate circuit voltage U ZK. In this case, the intermediate circuit voltage U ZK can be designed for twice the operating voltage of a power semiconductor switch T1 to T4.
Die Widerstände RS1 bis RS4 dienen der statischen Symmetrie rung der Sperrspannungen UCE1 bis UCE4 über jeden Leistungs halbleiterschalter T1 bis T4. Wenn diese alle sperren, z. B. beim Hochlauf der Zwischenkreisspannung UZK, liegt der Last abgriff L auf einem Potential von UZK/2. Im Dauer-Aus-Betrieb beträgt die Betriebsspannung über jedem Leistungsschalter T1 bis T4 bei einer Reihenschaltzahl von 'zwei' gleich UZK/4.The resistors R S1 to R S4 serve the static symmetry of the blocking voltages U CE1 to U CE4 via each power semiconductor switch T1 to T4. If these lock all, e.g. B. when starting up the intermediate circuit voltage U ZK , the load tap L is at a potential of U ZK / 2. In continuous-off operation, the operating voltage across each circuit breaker T1 to T4 is equal to U ZK / 4 with a series connection number of 'two'.
Mit der erfindungsgemäßen Schaltungsvorrichtung kann nun die Energie zur Aufladung des Speisespannungskondensators CS aus dem jeweiligen Symmetrierungswiderstand RS1 bis RS4 gewonnen werden, ohne dass eine gesonderte Beschaltung des Leistungs halbleiterschalters T1 bis T4 erforderlich ist.With the circuit device according to the invention, the energy for charging the supply voltage capacitor C S can now be obtained from the respective balancing resistor R S1 to R S4 without a separate connection of the power semiconductor switch T1 to T4 being necessary.
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|---|---|
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1387474A1 (en) * | 2002-07-30 | 2004-02-04 | Institut National Polytechnique De Grenoble | Supply circuit for the control element of an active electronic power component |
| WO2010145682A1 (en) * | 2009-06-16 | 2010-12-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Power supply connected in parallel to a power switch for the control circuit thereof |
| US8253394B2 (en) | 2004-02-17 | 2012-08-28 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Snubber circuit |
| DE202012012080U1 (en) | 2012-12-18 | 2014-03-24 | Joachim Baum | Energy supply gate control stage |
| CN104135141A (en) * | 2014-08-15 | 2014-11-05 | 上海理工大学 | Energy obtaining circuit for series-connected IGBT dynamic voltage balancing control |
| DE102014213068B4 (en) * | 2014-07-04 | 2020-08-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Circuit arrangement and method for a switched-mode power supply |
| EP4564657A1 (en) * | 2023-11-30 | 2025-06-04 | Huawei Digital Power Technologies Co., Ltd. | Power converter and feed circuit |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8767420B1 (en) | 2011-06-27 | 2014-07-01 | Abb Technology Ag | Power supply for controlling a power switch |
| EP3285380B1 (en) * | 2016-08-17 | 2019-11-06 | General Electric Technology GmbH | Voltage balancing of voltage source converters |
| US11283440B2 (en) | 2018-04-03 | 2022-03-22 | Siemens Energy Global GmbH & Co. KG | Circuit arrangement and power converter module having semiconductor switches connected in series |
| DE102018215827B3 (en) * | 2018-09-18 | 2019-09-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Switching device for separating a current path |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5453665A (en) * | 1994-07-20 | 1995-09-26 | Motorola, Inc. | Single transistor electronic ballast |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2780566B2 (en) * | 1992-06-10 | 1998-07-30 | 株式会社日立製作所 | Power converter |
| US5347166A (en) * | 1993-02-01 | 1994-09-13 | Electric Power Research Institute | Apparatus and method for switching high power levels |
| SE521139C2 (en) * | 1997-03-24 | 2003-10-07 | Abb Ab | high voltage converter circuit |
-
2000
- 2000-09-12 DE DE10045093A patent/DE10045093A1/en not_active Withdrawn
-
2001
- 2001-08-30 WO PCT/DE2001/003329 patent/WO2002023704A1/en not_active Ceased
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5453665A (en) * | 1994-07-20 | 1995-09-26 | Motorola, Inc. | Single transistor electronic ballast |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1387474A1 (en) * | 2002-07-30 | 2004-02-04 | Institut National Polytechnique De Grenoble | Supply circuit for the control element of an active electronic power component |
| FR2843247A1 (en) * | 2002-07-30 | 2004-02-06 | Inst Nat Polytech Grenoble | DEVICE FOR SUPPLYING A CONTROL ELEMENT OF AN ELECTRONIC COMPONENT OF ACTIVE POWER. |
| US8664922B2 (en) | 2004-02-17 | 2014-03-04 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Snubber circuit |
| US8253394B2 (en) | 2004-02-17 | 2012-08-28 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Snubber circuit |
| CN102804569A (en) * | 2009-06-16 | 2012-11-28 | 西门子公司 | Power supply connected in parallel to a power switch for the control circuit thereof |
| KR101287711B1 (en) | 2009-06-16 | 2013-07-19 | 지멘스 악티엔게젤샤프트 | Power supply connected in parallel to a power switch for the control circuit thereof |
| WO2010145682A1 (en) * | 2009-06-16 | 2010-12-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Power supply connected in parallel to a power switch for the control circuit thereof |
| DE202012012080U1 (en) | 2012-12-18 | 2014-03-24 | Joachim Baum | Energy supply gate control stage |
| DE102013009781A1 (en) | 2012-12-18 | 2014-06-18 | Joachim Baum | Arrangement of semiconductor actuator e.g. N-channel MOSFET connected to power supply gate control stage, has semiconductor actuator whose output side is connected to input side of power supply unit in series |
| DE102014213068B4 (en) * | 2014-07-04 | 2020-08-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Circuit arrangement and method for a switched-mode power supply |
| CN104135141A (en) * | 2014-08-15 | 2014-11-05 | 上海理工大学 | Energy obtaining circuit for series-connected IGBT dynamic voltage balancing control |
| CN104135141B (en) * | 2014-08-15 | 2017-05-03 | 上海理工大学 | Energy obtaining circuit for series-connected IGBT dynamic voltage balancing control |
| EP4564657A1 (en) * | 2023-11-30 | 2025-06-04 | Huawei Digital Power Technologies Co., Ltd. | Power converter and feed circuit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2002023704A1 (en) | 2002-03-21 |
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| DE3513239C2 (en) |
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