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DE102004055358B3 - Switching control system for electric motor connected between positive pole and earth has electronic control circuit connected to electronic switch in parallel with diode between positive pole and motor - Google Patents

Switching control system for electric motor connected between positive pole and earth has electronic control circuit connected to electronic switch in parallel with diode between positive pole and motor Download PDF

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DE102004055358B3
DE102004055358B3 DE200410055358 DE102004055358A DE102004055358B3 DE 102004055358 B3 DE102004055358 B3 DE 102004055358B3 DE 200410055358 DE200410055358 DE 200410055358 DE 102004055358 A DE102004055358 A DE 102004055358A DE 102004055358 B3 DE102004055358 B3 DE 102004055358B3
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control
circuit
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DE200410055358
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German (de)
Inventor
Holger Jung
Mario Reichel
Siegfried Ritz
Lutz Göhler
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TRIMOS GMBH, 01099 DRESDEN, DE
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DMOS GmbH
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Abstract

A supply voltage (Vb) is connected to the positive pole. The current flows through the electronic motor control switch (3.1) and the motor (5) to earth. Diodes (8-1,9-2) are connected in parallel with the switch and motor. A line (11.1) connects the motor input voltage (V1) to a first measurement and evaluation circuit (1h) in a control circuit (1). A program control circuit (10) feeds a reference voltage (Vref1) to the first measurement and evaluation circuit and has a connection (P1-1) to a first storage switching circuit (1d). The control circuit includes a switch-on circuit (1b) and a switch-off circuit (1c), connected to a first control signal circuit (1a) which operates the electronic motor control switch.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung zum Betreiben geschalteter elektrischer Verbraucher, die zwischen einem positiven Versorgungspotential und Masse angeordnet sind, mit mindestens einem Halbleiterschalter, dem eine Ansteurschaltung einschließlich einer Steuersignalübergabeschaltung zugeordnet ist, die ausgangsseitig über eine Steuersignalleitung zur Weiterleitung eines Steuerstromes IS mit der Steuerelektrode des Halbeleiterschalters verbunden ist, wobei der Ansteuerschaltung eine übergeordnete Programmier-Steuereinheit vorgeschaltet ist und eingangsseitig eine vom Verbraucher aus verlaufende Knotenspannungsleitung zugeführt ist.The invention relates to a control circuit for operating switched electrical loads, which are arranged between a positive supply potential and ground, with at least one semiconductor switch, which is associated with a driver circuit including a control signal transfer circuit, the output side via a control signal line for forwarding a control current I S with the control electrode of the Semiconductor circuit breaker is connected, wherein the drive circuit is connected upstream of a higher-level programming control unit and the input side is supplied to a running from the load node voltage line.

Eine gattungsgemäße Steuerschaltung für einen spannungsgetriebenen Halbleiterschalter ist in der Druckschrift US 6 271 709 B1 beschrieben, bei der einer Ansteuerschaltung des Halbleiterschalters eine Mess- und Bewertungsschaltung zugeordnet ist, die eingangsseitig mit einer mit der Steuersignalleitung verbundenen, eine Steuerspannung aufweisenden Rücksignalleitung sowie über eine Leitung zur Übermittlung einer Referenzspannung mit einer Einstell- bzw. Programmier-Steuereinheit derart in Verbindung steht, dass die Mess- und Bewertungsschaltung ein Steuerspannungsschwellensignal erzeugt, das ausgangsseitig über eine Steuerspannungsschwellenleitung zumindest an die Steuersignalübergabeschaltung weiterleitbar und damit ein Zeitpunkt einstellbar ist, bei dem beim Ausschaltvorgang von einer hohen Ansteuerspannung auf eine niedrige Ansteuerspannung umgeschaltet wird, wobei beim Einschalten der umgekehrte Vorgang durchgeführt wird.A generic control circuit for a voltage-driven semiconductor switch is in the document US Pat. No. 6,271,709 B1 described in which a drive circuit of the semiconductor switch is associated with a measurement and evaluation circuit on the input side with a connected to the control signal line, a control voltage having return signal line and via a line for transmitting a reference voltage with a setting or programming control unit in such connection in that the measuring and evaluation circuit generates a control voltage threshold signal which can be routed via a control voltage threshold line at least to the control signal transfer circuit and thus a time point can be set at which a high drive voltage is switched to a low drive voltage during the turn-off operation, wherein the reverse process is performed when the power is turned on becomes.

Des Weiteren ist eine Treiberschaltung und ein Ansteuerverfahren für einen feldgesteuerten Leistungsschalter in der Druckschrift DE 101 43 432 C1 beschrieben, wobei der feldgesteuerten Leistungsschalter zur Beschaltung eines Laststromkreises dient, der mit einer schaltbaren Einschaltstromquelle und einer schaltbaren Ausschaltstromquelle versehen ist, deren steuerbarer Strom als Steuerspannung in den Steueranschluss des feldgesteuerten Leistungsschalters eingeprägt wird. Es ist ein Steuermittel vorgesehen, das der Steuerspannung während des Einschaltvorgangs oder während des Ausschaltvorgangs einen in Abhängigkeit der Einschaltzeit oder in Abhängigkeit der Ausschaltzeit quadratwurzelförmigen Verlauf gibt. Ein erster Spannungsvergleicher greift die Steuerspannung am Steueransehluss des Leistungsschalters und ein zweiter Spannungsvergleicher greift die Spannung über dem Laststrompfad des Leistungsschalters ab. Die beiden Spannungsvergleicher sind mit ihren Ausgängen über ein ODER-Gatter verbunden, wobei der Ausgang des ODER-Gatters mit den Steueranschlüssen der Einschaltstromquelle und der Ausschaltstromquelle verbunden ist, wodurch nach dem Einschaltvorgang die Steuerspannung am Steueranschluss des Leistungsschalters so schnell wie möglich auf ihren Maximalwert gebracht wird oder wodurch beim Ausschaltvorgang der Maximalwert der Steuerspannung so schnell wie möglich verringert wird.Furthermore, a driver circuit and a driving method for a field-controlled circuit breaker in the document DE 101 43 432 C1 described, wherein the field-controlled circuit breaker for wiring a load circuit is provided, which is provided with a switchable inrush current source and a switchable switch-off power source whose controllable current is impressed as a control voltage in the control terminal of the field-controlled circuit breaker. A control means is provided, which gives the control voltage during the switch-on or during the turn-off a square root-shaped depending on the turn-on or in response to the turn-off. A first voltage comparator picks up the control voltage at the control circuit of the circuit breaker and a second voltage comparator picks up the voltage across the load current path of the circuit breaker. The two voltage comparators are connected to their outputs via an OR gate, the output of the OR gate being connected to the control terminals of the inrush current source and the off current source, thereby bringing the control voltage at the control terminal of the circuit breaker to its maximum value as quickly as possible after the switch on operation or whereby the maximum value of the control voltage is reduced as quickly as possible during the switch-off process.

Die beiden Spannungsvergleicher und das ODER-Gatter stellen eine Mess- und Bewertungsschaltung dar, die eingangsseitig sowohl mit einer eine Knotenspannung aufweisenden Knotenspannungsleitung als auch mit einer mit einer Steuersignalleitung verbundenen, eine Steuerspannung aufweisenden Rücksignalleitung verbunden ist. Die Mess- und Bewertungsschaltung wirkt insgesamt als ODER-Glied und steuert den Zeitpunkt zum Auslösen einer Maximierung des Steuerstroms.The Both voltage comparators and the OR gate provide a measuring and evaluation circuit, the input side with both a Knotens voltage having node voltage line as well with one connected to a control signal line, a control voltage having return signal line connected is. The measuring and evaluation circuit has a total effect as an OR gate and controls the timing to trigger a Maximization of the control current.

Die beiden Schaltungen dienen hauptsächlich einer Kontrolle der Strom- und Spannungsanstiegsgeschwindigkeiten im Lastkreis und können so Stram- und Spannungsüberhöhungen vermeiden.The Both circuits are mainly used a control of the current and voltage rise rates in the load circuit and can so avoid stress and tension excesses.

Ein weiteres Problem beider bekannter Schaltungen besteht darin, dass mittels der mit einem Verbraucher verbundenen Schaltungen ein einer Stromkommutierung an dem Verbraucher vorgelagerter adaptiv geregelter Zeitpunkt zur Auslösung einer Minimierung des Steuerstroms auf der Steuersignalleitung einer Steuerelektrode des betreffenden Halbleiterschalters nicht eingestellt werden kann.One Another problem of both known circuits is that by means of the circuits connected to a consumer one of Current commutation on the consumer upstream adaptively regulated Time to trigger a Minimization of the control current on the control signal line of a control electrode the relevant semiconductor switch can not be adjusted.

Eine andere Vorrichtung zur Ansteuerung eines Steuereingangs eines steuerbaren Halbleiterschalters und ein zugehöriges Betriebsverfahren sind in der Druckschrift DE 101 37 752 C1 be schrieben. Die Vorrichtung ist versehen mit einer ausgangsseitig mit der Steuerelektrode des Schalters verbundenen Signalquelle zur Erzeugung eines Steuerstromsignals, das den Schaltzustand des Schalters bestimmt, mit einem ersten Messglied zur Erfassung eines ersten Messsignals – des Drainstromes, der Sourcespannung –, das den durch den Schalter fließenden Strom oder die Spannung am Ausgang des Schalters wiedergibt, und mit einer eingangsseitig mit dem ersten Messglied und ausgangsseitig mit der Signalquelle verbundenen Steuerschaltung, die das von der Signalquelle abgegebene Steuersignal während eines Schaltvorgangs in Abhängigkeit von dem ersten Messsignal – Drainstrom, Sourcespannung – beeinflusst. Die Signalquellen sind steuerbare Stromquellen, die mit dem Steuereingang des Schalters verbunden sind, und geben während eines Schaltvorgangs in Abhängigkeit von dem ersten Messsignal nacheinander mindestens drei verschiedene Steuersignale ab.Another device for driving a control input of a controllable semiconductor switch and an associated operating method are in the document DE 101 37 752 C1 be written. The device is provided with a signal source connected on the output side to the control electrode of the switch for generating a control current signal, which determines the switching state of the switch, with a first measuring element for detecting a first measuring signal - the drain current, the source voltage - that the current flowing through the switch or the voltage at the output of the switch reproduces, and with an input side connected to the first measuring element and the output side connected to the signal source, which influences the output from the signal source control signal during a switching operation in response to the first measurement signal - drain current, source voltage. The signal sources are controllable current sources, which are connected to the control input of the switch, and during a switching operation in response to the first measurement signal successively from at least three different control signals.

Das Problem besteht darin, dass die Einbringung von Messgliedern einen zusätzlichen schaltungstechnischen Aufwand darstellen. Die Messglieder sind auch Signalquellen, denen wiederum Vergleichereinheiten vorangeschaltet sind, denen vorgegebene Drainströme oder Sourcespannungen der Schalter über entsprechende Sensoren zugeführt werden. Die Messglieder und Komperatoren detektieren die Signale für eine EMV-Optimierung zu spät, nämlich dann erst, wenn der Stromkommutierungsvorgang bereits abläuft, wodurch die erreichbaren Schaltgeschwindigkeiten begrenzt werden und damit der Leistungswirkungsgrad herabgesetzt wird.The problem is that the Einbrin supply of measuring elements represent an additional circuit complexity. The measuring elements are also signal sources, which in turn are preceded by comparator units to which predetermined drain currents or source voltages of the switches are supplied via corresponding sensors. The measuring elements and comparators detect the signals for an EMC optimization too late, namely only when the current commutation process is already running, whereby the achievable switching speeds are limited and thus the power efficiency is reduced.

Eine weitere Wechselstrom-Steuerschaltung zum Betreiben einer Last ist in der Druckschrift WO 00/79683 beschrieben, wobei die Last in der Diagonale einer Brückenschaltung angeordnet ist, die in einem ersten Brückenzweig einen ersten und einen zweiten Schalter und in einem zweiten Brückenzweig einen dritten und vierten Schalter aufweist und eine Ansteuerschaltung enthält, die an die Sehalter jeweils Schaltsignale abgibt. Die Schalter sind Transistoren. Die Ansteuerschaltung erzeugt die für das Betreiben der Last erforderlichen Schaltsignale für die Schalter und schaltet im unmittelbaren zeitlichen Wechsel den ersten Sehalter des ersten Brückenzweiges und den vierten Schalter des zweiten Brückenzweiges und anschließend den zweiten Schalter des ersten Brückenzweiges und den dritten Schalter des zweiten Brückenzweiges derart ein, dass zur Bestromung der Last mit einer ersten Polarität die Einschaltdauern der Schaltsignale des ersten und des vierten Schalters kürzer sind als die Einschaltdauern der Schaltsignale des zweiten und dritten Schalters und dass zur Bestromung der Last mit der zur ersten Polarität entgegengesetzten Polarität die Einschaltdauern der Schaltsignale des zweiten und dritten Schalters kürzer sind als die Einschaltdauern der Schaltsignale des ersten und vierten Schalters. Dadurch sollen in den zur Brückenschaltung führenden Stromversorgungsleitungen symmetrische Spannungssprünge auftreten, so dass eine weitgehende Minimierung des Einflusses der elektromagnetischen Strahlung erfolgen soll.A another AC control circuit for operating a load described in the document WO 00/79683, wherein the load in the Diagonal of a bridge circuit is arranged, in a first bridge branch a first and a second switch and in a second bridge branch a third and fourth switch and includes a drive circuit, the to the Sehalter each outputs switching signals. The switches are Transistors. The drive circuit generates the for driving the load required switching signals for the switches and switches in immediate temporal change the first Sehalter of the first bridge branch and the fourth switch of the second bridge branch and then the second switch of the first bridge branch and the third switch of the second bridge branch such that for energizing the load with a first polarity the turn-on of the switching signals of the first and fourth switches are shorter than the switch-on periods the switching signals of the second and third switches and that for Energizing the load with the opposite polarity to the first polarity the turn-on the switching signals of the second and third switches are shorter as the duty cycles of the switching signals of the first and fourth switches. This should be in the bridge circuit leading Power supply lines symmetrical voltage jumps occur so that minimizing the influence of electromagnetic Radiation should take place.

Ein Problem besteht darin, dass die Art der Bestromung der Last die Strompegeländerungen in den Zuführungsleitungen zwar verringern kann, nicht aber die Störungen, welche durch die Schaltflanken selbst vorrangig im hochfrequenten Spektralbereich erzeugt werden, herabgesetzt werden können.One Problem is that the type of energization of the load the Current level changes in the supply lines Although it can reduce, but not the interference caused by the switching edges themselves primarily in the high-frequency spectral range are reduced can be.

Eine weitere Steuerschaltung für die Schalter einer H-Brücke ist in der Druckschrift US 6,147,545 beschrieben, in der Stromspitzen während des Schaltens verhindert werden sollen. Den Ansteuerschaltungen für die Schalter in der H-Brücke ist eine Spannungsmesseinrichtung zugeordnet, auf die die an der Last vorhandenen Knotenspannungswerte geführt sind. Die Spannungsmesseinrichtung enthält im Wesentlichen Komparatoren, in denen die momentane Knotenspannung mit vorgegebenen Vergleichsspannungswerten in den Komparatoren verglichen werden und deren finales Ausgangssignal einem Steuerschaltkreis in Form eines RS-Flip-Flops zugeführt wird. Der RS-Flip-Flop ist eingangsseitig mit einem Eingangs-Rückstellkreis und ausgangsseitig mit einer Auslöseschaltung verbunden.Another control circuit for the switch of an H-bridge is in the document US 6,147,545 described, are to be prevented in the current peaks during switching. The drive circuits for the switches in the H-bridge are assigned a voltage measuring device to which the node voltage values present at the load are guided. The voltage measuring device essentially contains comparators in which the instantaneous node voltage is compared with predetermined reference voltage values in the comparators and whose final output signal is fed to a control circuit in the form of an RS flip-flop. The RS flip-flop is the input side connected to an input-reset circuit and the output side with a trigger circuit.

Der jeweils einzuschaltende Schalter in der H-Brücke wird durch eine dem Rückstellkreis vorgeschaltete, übergeordnete Steuerschaltung vorbestimmt. In der Auslöseschaltung werden die Signale zur Ein-/Ausschaltung der Schalter und das Signal aus dem Flip-Flop zum Einschalten des vorgesehenen Schalters in der H-Brücke und zur Unterdrückung von Durchbruchsstromspitzen miteinander verbunden.Of the each switch to be turned on in the H-bridge is replaced by a reset circuit upstream, superior Control circuit predetermined. In the trigger circuit, the signals to On / Off switch and the signal from the flip-flop to turn on the designated switch in the H-bridge and for suppression connected by breakdown current peaks.

Eine entscheidende Phase besteht darin sicherzustellen, dass alle H-Brücken-Schalter abgeschaltet sind, bevor die Auslöseschaltung den vorgesehenen Schalter der H-Brückenschaltung einschaltet.A crucial phase is to make sure all H-bridge switches are turned off before the trip circuit provided Switch of the H-bridge circuit turns.

Ein Problem besteht darin, dass das Betriebsverfahren zwar die Querströme und die damit verbundenen Störungen vermeidet, nicht aber die durch die Schaltflanken selbst erzeugten Störungen herabsetzen kann.One Problem is that the operating method, although the cross-currents and the associated disorders avoids, but not generated by the switching edges themselves Minimize interference can.

Es sind ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Gleichstrom-Steuerung für induktivitätsbehaftete Verbraucher in Form von Laststromkreisen in der Druckschrift DE 44 13 546 A1 bzw. EP 0 756 782 81 beschrieben. Die Gleichstrom-Steuerschaltung dient zum Ein- und Ausschalten des Stromflusses durch Ansteuern eines Halbleiterschalters. Der Halbleiterschalter ist in Reihe zu wenigstens einem Verbraucher des Laststromkreises angeordnet, ein Freilauf-Halbleiterbauteil ist parallel zum Verbraucher geschaltet. Ein zum Ein- und Ausschalten ausgelöster Ein- bzw. Ausschaltsteuerstrom wird von einem höheren Ausgangswert aus so verkleinert, dass der Halbleiterschalter erst dann vollständig leitet bzw. sperrt, wenn das Freilauf-Halbleiterbauteil umgeschaltet hat. Eine in Abhängigkeit von der Spannung am Freilauf-Halbleiterbauteil oder einem in Abhängigkeit davon stehenden Parameter steuerbare Einschaltstromquelle und Ausschaltstromquelle zur kontinuierlichen Verringerung des jeweiligen Betrags des Steuerstroms bis zu einem Minimalwert ist so ausgebildet, dass der Minimalwert im Wesentlichen bei einem Spannungswert von Null Volt der sich verringernden Spannung am Freilauf-Halbleiterbauteil erreicht wird. Hierdurch soll bei sehr schnellen Umschaltvorgängen des Halbleiterschalters eine minimale Verlustleistung und eine minimale Störleistung erreicht werden.There are a method and a circuit arrangement for DC control for inductance consumers in the form of load circuits in the document DE 44 13 546 A1 respectively. EP 0 756 782 81 described. The DC control circuit is used to turn on and off the current flow by driving a semiconductor switch. The semiconductor switch is arranged in series with at least one load of the load circuit, a freewheeling semiconductor device is connected in parallel with the load. An on or off control current triggered for switching on and off is reduced from a higher output value so that the semiconductor switch only completely conducts or blocks when the freewheeling semiconductor component has switched. A switchable current source and switch-off current source that is controllable as a function of the voltage across the freewheeling semiconductor component or a parameter depending thereon for continuously reducing the respective magnitude of the control current up to a minimum value is designed so that the minimum value substantially at a voltage value of zero volts decreasing voltage is achieved at the freewheeling semiconductor device. This should be achieved with very fast switching operations of the semiconductor switch, a minimum power loss and a minimum interference power.

Ein Problem besteht darin, dass in der Anordnung nur Gleichstromlasten geschaltet und elektromagnetisch optimiert werden können. Das Zurücknehmen des Steuerstromes erfolgt auch hier durch die Spannung an der Freilaufdiode und damit für eine vollständige EMV-Optimierung zu spät.One The problem is that in the arrangement only DC loads switched and can be optimized electromagnetically. The withdraw The control current is also here by the voltage at the freewheeling diode and for that a complete EMC optimization too late.

Es sind auch Verfahren bekannt, die mittels nahezu konstanter, kleinerer Steuerströme definierte größere Schaltzeiten erzeugen (engl. slew rate limitation) und dadurch die Pegel der hochfrequenten Störungen klein halten. Das Verfahren kann zwar die Störungen verringern, führt aber infolge der längeren Schaltzeiten zu schlechteren Leistungswirkungsgraden des gesamten Schaltsystems.It are also known methods by means of almost constant, smaller control currents defined larger switching times generate (slew rate limitation) and thereby the levels of high-frequency interference keep small. Although the method can reduce the interference, but leads due to the longer switching times to worse power efficiencies of the entire switching system.

Eine Gleichstrom-Steuerschaltung zum Ein- und Ausschalten des Stromflusses in einem induktivitätsbehafteten Laststromkreis ist auch in der Druckschrift DE 40 13 997 beschrieben. Die Gleichstrom-Steuerschaltung dient zum Ansteuern eines Halbleiterschalters, mit dem ein Freilauf-Halbleiterbauteil in Reihe geschaltet ist, zu dem der Laststromkreis parallel liegt.A DC control circuit for turning on and off the current flow in an inductance-loaded load circuit is also in the document DE 40 13 997 described. The DC control circuit is used to drive a semiconductor switch, with which a freewheeling semiconductor device is connected in series, to which the load circuit is parallel.

Zur Gleichstrom-Steuerschaltung gehören ein Mittel zum Messen und Auswerten einer Größe, die anzeigt, ob das Freilauf-Halbleiterbauteil in Schaltpunktnähe ist, und ein Mittel zum Steuern des Steuerstromes für den Halbleiterschalter. Beim Ausschalten des Halbleiters wird der Steuerstrom oder die Steuerstromänderung in Ausschaltrichtung solange auf einem hohen Wert gehalten, bis das Auswertesignal einen ersten Schwellenwert erreicht, der anzeigt, dass das Freilauf-Halbleiterbauteil durchschalten muss, und dann wird der Steuerstrom bzw. die Steuerstromänderung in Ausschaltrichtung auf einen niedrigeren Wert geschaltet. Beim Einschalten des Halbleiterbauteils wird der Steuerstrom bzw. die Steuerstromänderung in Einschaltrichtung so lange langsam geändert, bis das Auswertesignal einen zweiten Schwellenwert erreicht, der anzeigt, dass das Freilauf-Halbleiterbauteil gesperrt hat und dann der Steuerstrom bzw. die Steuerstromänderung auf einen höheren Wert geschaltet wird.to DC control circuit include Means for measuring and evaluating a quantity indicative of whether the freewheeling semiconductor device near the switching point is, and a means for controlling the control current for the semiconductor switch. When turning off the semiconductor, the control current or the control current change in the disconnection direction as long as held at a high value until the evaluation signal reaches a first threshold, which indicates that the freewheeling semiconductor device must turn on, and then the control current or the control current change is in Ausschaltetrichtung switched to a lower value. When switching on the semiconductor device the control current or the control current change is in the switch-on direction changed so slowly, until the evaluation signal reaches a second threshold, the indicates that the freewheeling semiconductor device has disabled and then the Control current or the control current change to a higher one Value is switched.

Probleme der bekannten Lösungen bestehen darin, dass die Steuerung der Steuerströme direkt durch die Verbraucherspannung von nur Gleichstrom-Verbrauchern erfolgt, wobei die Gleichstrom-Verbraucher nur induktivitätabehaftete Verbraucher sind. Die Umschaltung auf einen kleineren Steuerstrom direkt durch die Spannung von der Freilaufdiods erfolgt zu spät infolge der Verzögerungen der Steuerschaltung und der Steuerung durch die Freilaufdiodenspannung selbst.issues the known solutions consist in that the control of the control currents directly by the load voltage is done by DC consumers only, being the DC consumers only inductive Consumers are. Switching to a smaller control current directly due to the voltage from the freewheeling diode occurs too late due the delays of Control circuit and the control by the freewheeling diode voltage even.

Ein Problem besteht auch darin, dass auch in der Anordnung nur Gleichstromlasten geschaltet und elektromagnetisch optimiert werden können.One Problem is also that in the arrangement only DC loads switched and can be optimized electromagnetically.

Im Wesentlichen sind auch die Verfahren mit variablem Steuerstrom in den Druckschriften EP 0 756 782 , DE 37 30 503 , DE 40 13 997 beschrieben, wobei der Steuerstrom durch eine Spannung im Lastkreis gesteuert wird und die Steuerung nur für Gleichstrom-Steuerschaltungen mit einem Schalter ausgebildet ist.Essentially, the methods with variable control current in the publications EP 0 756 782 . DE 37 30 503 . DE 40 13 997 described, wherein the control current is controlled by a voltage in the load circuit and the control is designed only for DC control circuits with a switch.

Hohe Schaltgeschwindigkeiten bzw. geringe Schaltverluste und damit hohe Leistungswirkungsgrade auf der einen Seite und gute elektromagnetische Verträglichkeit bzw. geringe elektromagnetische Störungen auf der anderen Seite sind gegensätzliche Forderungen, die in einem Schaltsystem nicht gleichzeitig maximiert werden können.Height Switching speeds or low switching losses and thus high Power efficiency on the one hand and good electromagnetic compatibility or low electromagnetic interference on the other side are conflicting demands, which can not be maximized simultaneously in a switching system.

Der Nachteil aller angegebenen Lösungen besteht darin, dass der Steuerstrom zur Steuerelektrode bereits zeitlich vor Beginn und im Moment der Stromkommutierung zu hoch ist.Of the Disadvantage of all specified solutions exists in that the control current to the control electrode already in time before starting and at the moment the current commutation is too high.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Steuerschaltung und ein Verfahren zum Betreiben geschalteter elektrischer Verbraucher anzugeben, die derart geeignet ausgebildet sind, dass ein verlustarmes und elektromagnetisch verträgliches Schalten des elektrischen Stromflusses von Verbrauchern mit steuerbaren Halbleiterschaltern gewährleistet werden kann. Außerdem soll die Steuerschaltung derart geeignet ausgebildet sein, dass der jeweilige resultierende Steuerstrom für die Steuerelektrode eines Halbleiterschalters bei Erreichen der Steuerspannung für das Ein- oder Ausschalten bereits zeitgleich vor dem Beginn der Stromkommutierung im Verbraucher sein Minimum erreicht, um elektromagnetische Störungen niedrig zu halten.Of the The invention is therefore based on the object, a control circuit and a method of operating switched electrical loads specify that are designed so that a low-loss and electromagnetically acceptable Switching the electrical current flow of consumers with controllable Semiconductor switches guaranteed can be. Furthermore the control circuit should be designed so suitable that the respective resulting control current for the control electrode of a Semiconductor switch when the control voltage for the input or switch off already at the same time before the start of Stromkommutierung in the consumer reaches its minimum to low electromagnetic interference to keep.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 6 gelöst. In der Steuerschaltung zum Betreiben geschalteter elektrischer Verbraucher, die zwischen einem positiven Versorgungspotential und Masse angeordnet sind, mit mindestens einem Halbleiterschalter, dem eine Ansteuerschaltung einschließlich einer Steuersignalübergabeschaltung zugeordnet ist, die ausgangsseitig über eine Steuersignalleitung zur Weiterleitung eines Steuerstromes IS mit der Steuerelektrode des Halbleiterschalters verbunden ist, wobei der Ansteuerschaltung eine übergeordnete Programmier-Steuereinheit vorgeschaltet ist und eingangsseitig eine vom Verbraucher aus verlaufende Knotenspannungsleitung zugeführt ist, ist gemäß dem Patentanspruch 1 der Ansteuerschaltung des Halbleiterschalters eine Mess- und Bewertungsschaltung zugeordnet, die eingangsseitig mit der eine Knotenspannung Vx aufweisenden Knotenspannungsleitung und mit einer mit der Steuersignalleitung verbundenen, eine Steuerspannung Vst6x, Vst7x aufweisenden Rücksignalleitung sowie über eine Leitung zur Übermittlung einer Referenzspannung Vrefx, Vrefxx mit der übergeordneten Programmier-Steuereinheit derart in Verbindung steht, dass die Mess- und Bewertungsschaltung ein Steuerspannungsschwellensignal Vstref6x, Vstref7x erzeugt, das ausgangsseitig über eine Steuerspannungsschwellenleitung zumindest an die Steuersignalübergabeschaltung weiterleibar und damit ein einer Stromkommutierung am Verbraucher vorgelagerter Zeitpunkt zur Auslösung der Minimierung des Steuerstroms IS auf der Steuersignalleitung einstellbar ist.The object is achieved with the features of claims 1 and 6. In the control circuit for operating switched electrical loads, which are arranged between a positive supply potential and ground, with at least one semiconductor switch, which is associated with a drive circuit including a control signal transfer circuit, the output side via a control signal line for forwarding a control current I S connected to the control electrode of the semiconductor switch is, wherein the drive circuit is preceded by a higher-level programming controller and the input side is supplied from the consumer running node voltage line, according to claim 1 of the drive circuit of the semiconductor switch is associated with a measurement and evaluation circuit, the input side with a node voltage Vx having node voltage line and a connected to the control signal line, a control voltage Vst6x, Vst7x having return signal line and via a line for transmitting a reference voltage Vrefx, Vrefxx is connected to the higher-level programming control unit in such a way that the measurement and evaluation circuit generates a control voltage threshold signal Vstref6x, Vstref7x, the output side via a control voltage threshold line at least to the control signal transfer circuit weiterleibe and thus a current commutation on the consumer upstream time for triggering the minimization of the control current I S on the control signal line is adjustable.

Die Ansteuerschaltung enthält

  • – die Steuersignalübergabeschaltung, die ein Paar den Schaltzustand des Halbleiterschalters steuernde, gesteuerte Stromquellen enthält, die ausgangsseitig über die Steuersignalleitung mit der Steuerelektrode des Halbleiterschalters verbunden sind,
  • – zwei steuernde Schaltungsteile, von denen das jeweils erste Schaltungsteil ausgangsseitig mit der jeweils ersten Stromquelle und das jeweils zweite Schaltungsteil ausgangsseitig mit der jeweils zweiten Stromquelle verbunden sind, und
  • – eine Speicherschaltung, die eingangsseitig mit der übergeordneten Programmier-Steuereinheit über eine Leitung zur Übermittlung von Programmierparametern k, die zur Ausbildung von Stromanteilen für die Bildung des Steuerstroms IS für die Steuerelektrode des Halbleiterschalters dienen, verbunden ist und die ausgangsseitig mit den steuernden Schaltungsteilen über Daten- und Steuerleitungen in Verbindung steht.
The drive circuit contains
  • - The control signal transfer circuit, which includes a pair of the switching state of the semiconductor switch, controlled current sources, which are connected on the output side via the control signal line to the control electrode of the semiconductor switch,
  • - Two controlling circuit parts, of which the respective first circuit part on the output side with the respective first current source and the respective second circuit part on the output side are connected to the respective second current source, and
  • - A memory circuit, the input side to the higher-level programming control unit via a line for transmitting programming parameters k, which serve to form current components for the formation of the control current I S for the control electrode of the semiconductor switch is connected and the output side with the controlling circuit parts via Data and control lines is connected.

Die Mess- und Bewertungsschaltung ist eingangsseitig sowohl mit der Leitung zur Übermittlung der Referenzspannung Vrefx, Vrefxx als auch mit einer Ein/Ausschalt-Steuerleitung, mit der Knotenspannungsleitung sowie mit der Steuersignalleitung zur Steuerelektrode des Halbleiterschalters über die die Steuerspannung Vst6x, Vst7x aufweisende Rücksignalleitung verbunden, wobei die Mess- und Bewertungsschaltung ausgangsseitig über die Steuerspannungsschwellenleitung zur Übermittlung des darin erzeugten Steuerspannungsschwellensignals Vstref6x, Vstref7x an die steuernden Schaltungsteile in Verbindung steht.The Measurement and evaluation circuit is the input side with both the Management for the transmission of the Reference voltage Vrefx, Vrefxx as well as with an on / off control line, with the node voltage line and with the control signal line to Control electrode of the semiconductor switch via the the control voltage Vst6x, Vst7x return signal line connected, the measuring and evaluation circuit on the output side over Control voltage threshold line for transmission of the generated therein Control voltage threshold signal Vstref6x, Vstref7x to the controlling Circuit parts is connected.

Es sind Verbindungen seitens der Rücksignalleitung mit den Eingängen der steuernden Schaltungsteile vorhanden.It are connections from the return signal line with the entrances the controlling circuit parts available.

Die steuernden Schaltungsteile enthalten Subschaltungen, wobei die erste Subschaltung des steuernden ersten Schaltungsteils eingangsseitig mit der Mess- und Bewertungsschaltung über die Steuerspannungsschwellenleitung sowie mit der Rücksignalleitung und der Ein-/Ausschalt-Steuerleitung verbunden sowie ausgangsseitig über eine erste Zeitpunktsignalleitung an zwei Teilstromquellen angeschlossen ist und wobei die zweite Subschaltung des steuernden zweiten Schaltungsteils eingangsseitig mit der Mess- und Bewertungsschaltung über die Steuerspannungsschwellenleitung sowie mit der Rücksignalleitung und der Ein-/Ausschalt-Steuerleitung verbunden und ausgangsseitig über eine zweite Zeitpunktsignalleitung an eine Teilstromquelle angeschlossen ist und wobei die zweite Zeitpunktsignalleitung an eine Teilstromquelle des steuernden ersten Schaltungsteils schaltungsteilübergreifend abgezweit gefühart ist.The controlling circuit parts include subcircuits, wherein the first Subcircuit of the controlling first circuit part on the input side with the measuring and evaluation circuit via the control voltage threshold line as well as with the return signal line and the on / off control line connected and the output side via a first timing signal line connected to two partial current sources and wherein the second sub-circuit of the controlling second circuit part on the input side with the measuring and evaluation circuit via the control voltage threshold line as well as with the return signal line and the on / off control line connected and the output side via a second timing signal line connected to a partial current source and wherein the second timing signal line to a partial current source the controlling first circuit part cross-circuit parts abzweit gefühart is.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben geschalteter elektrischer Verbraucher, die zwischen einem positiven Versorgungspotential und Masse angeordnet sind, mit mindestens einem Halbleiterschalter, dem eine Ansteuerschaltung einschließlich einer Steuersignalübergabeschaltung zugeordnet ist, die ausgangsseitig über eine Steuersignalleitung zur Weiterleitung eines Steuerstromes IS mit der Steuerelektrode des Halbleiterschalters verbunden ist, wobei der Ansteuerschaltung eine übergeordnete Programmier-Steuereinheit vorgeschaltet ist und eingangsseitig eine vom Verbraucher aus verlaufende Knotenspannungsleitung zur Steuerung von zwei Stromquellen in der Steuersignalübergabeschaltung zugeführt ist, erhält gemäß dem Patentanspruch 6 die Ansteuerschaltung ein abgezweigtes, rückgeführtes Steuerspannungssignal Vst6x, Vst7x von der Steuerelektrode des Halbleiters zur zusätzlichen Steuerung der steuernden Stromquellen derart, dass eine zeitvorlaufende Operation vorgesehen wird, bei der das Schaltverhalten aus einem vorausgegangenen Schaltvorgang für den aktuell auszuführenden Schaltvorgang genutzt wird und dabei die Steuerstromverkleinerung bereits zeitlich vor Beginn der Stromkommutierung eingeleitet wird.In the inventive method for operating switched electrical loads, which are arranged between a positive supply potential and ground, with at least one semiconductor switch, which is associated with a drive circuit including a control signal transfer circuit, the output side via a control signal line for forwarding a control current I S with the control electrode of the semiconductor switch is connected, wherein the drive circuit is preceded by a higher-level programming control unit and the input side is supplied from the consumer running node voltage line for controlling two current sources in the control signal transfer circuit, according to claim 6, the drive circuit receives a branched, recirculated control voltage signal Vst6x, Vst7x from the control electrode the semiconductor for additionally controlling the controlling current sources such that a time-leading operation is provided w ird, in which the switching behavior is used from a previous switching operation for the currently executing switching operation and while the control current reduction is already initiated in time before the start of Stromkommutierung.

Der Steuerstrom IS = ISEHS, ISAHS, ISELS, ISALS des jeweils aktiv schaltenden Halbleiterschalters bzw. die Steuerströme der jeweils aktiv schaltenden Halbleiterschalter wird bzw. werden durch die eigene Steuerspannung Vst6x, Vst7x des Halbleiterschalters oder einer von dieser Spannung bzw. diesen Spannungen abgeleiteten Größe bzw. Größen gesteuert, dass dessen bzw. deren innere zum Schalten erforderlichen Ladungsträgerinjektions- bzw. extraktions- und Rekombinationszeitabläufe insbesondere im Zeitabschnitt der Stromübernahme nur so schnell ablau fen, dass die Gesamteinrichtung, bestehend aus Verbraucher und aus Steuerschaltung, störarm bleibt und in den übrigen Zeitintervallen des Schaltvorgangs deutlich schneller erfolgt, um die gesamte Dauer des Schaltvorgangs gering zu halten und damit die Schaltverluste zu optimieren.The control current I S = I SEHS , I SAHS , I SELS , I SALS of each active switching semiconductor switch or the control currents of each active switching semiconductor switch is or will be by its own control voltage Vst6x, Vst7x the semiconductor switch or one of this voltage or Controlled to these voltages derived size or size that its or its inner required for switching charge carrier injection or extraction and Rekombinationszeitabläufe especially in the period of Stromübernahme so fast ablau fen that the overall device consisting of consumer and control circuit, remains poorly and in the other time intervals of the switching process is much faster to keep the total duration of the switching process low and thus to optimize the switching losses.

Eine zeitvorlaufende Operation zur Verkleinerung des Steuerstromes IS = ISEHS, ISELS beim Einschalten des Halbleiterschalters wird bereits vor Erreichen des Stromkommutierungsvorganges im Verbraucher vorgenommen, indem während eines vorangegangenen Schaltvorganges die Steuerspannungssohwelle Vstref6x, Vstref7x des Halbleiterschalters ermittelt und gespeichert wird, wobei die ermittelte Steuerspannungsschwelle Vstref6x, Vstref7x um einen Bruchteil m (0 < m < 1) ihres Wertes verringert wird und mit Erreichen der verringerten Steuerspannungsschwelle durch die Steuerspannung Vst6x, Vst7x ein Steuerstromanteil während des aktuellen Schaltvorganges abgeschaltet wird, wobei die verringerte Steuerspannungsschwelle einer Steuerspannung Vst6x, Vst7x entspricht, bei der der Halbleiterschalter noch nicht durchgeschaltet ist.A time-leading operation for reducing the control current I S = I SEHS , I SELS when switching the semiconductor switch is already before reaching the Stromkommutierungsvorganges in Ver The control voltage threshold Vstref6x, Vstref7x is reduced by a fraction m (0 <m <1) of its value and, upon reaching the reduced control voltage threshold by the control voltage threshold Vstref6x, Vstref7x is determined and stored during a previous switching operation Control voltage Vst6x, Vst7x a control current component is switched off during the current switching operation, wherein the reduced control voltage threshold corresponds to a control voltage Vst6x, Vst7x, in which the semiconductor switch is not yet turned on.

Je nach verwendetem Halbleiterschalter wird eine Vergräßerung der Steuerspannungsschwelle Vstref6x, Vstref7x vorgenommen, wenn die dazu gehörige größere Steuerspannung Vst6x, Vst7x einem noch nicht durchgeschalteten Arbeitspunkt der Halbleitercharakteristik entspricht.ever After used semiconductor switch is a Vergräßerung the Control voltage threshold Vstref6x, Vstref7x made when the belonging to it larger control voltage Vst6x, Vst7x an operating point not yet switched through Semiconductor characteristic corresponds.

Eine zeitvorlaufende Operation zur Verkleinerung des Steuerstromes IS = ISAHS, ISALS beim Ausschalten des Halbleiterschalters wird bereits vor Erreichen des Stromkommutierungsvorganges im Verbraucher vorgenommen, indem während eines vorangegangenen Schaltvorganges die Steuerspannungsschwelle Vstref6x, Vstref7x des Halbleiterschalters ermittelt und gespeichert wird, wobei die ermittelte Steuerspannungsschwelle Vstref6x, Vstref7x um einen Bruchteil m (0 < m < 1) ihres Wertes vergrößert wird und mit Erreichen der vergrößerten Steuerapannungaschwelle durch die Steuerspannung Vst6x, Vst7x ein Steuerstromanteil während des aktuellen Schaltvorganges abgeschaltet wird, wobei die vergrößerte Steuerspannungsschwelle einer Steuerspannung Vst6x, Vst7x des Halbleiterschalters entspricht, bei der der Halbleiterschalter noch durchgeschaltet ist.A time-leading operation to reduce the control current I S = I SAHS , I SALS when turning off the semiconductor switch is made before reaching the Stromkommutierungsvorganges in the consumer by the control voltage threshold Vstref6x, Vstref7x of the semiconductor switch is determined and stored during a previous switching operation, wherein the determined control voltage threshold Vstref6x, Vstref7x is increased by a fraction m (0 <m <1) of their value and is switched off when the increased Steuerapensionaschwelle by the control voltage Vst6x, Vst7x a Steuerstromanteil during the current switching operation, wherein the increased control voltage threshold of a control voltage Vst6x, Vst7x of the semiconductor switch corresponds, in which the semiconductor switch is still turned on.

Je nach verwendetem Halbleiterschalter wird eine Verkleinerung der Steuerspannungsschwelle Vstref6x, Vstref7x vorgenommen, wenn die dazu gehörige kleinere Steuerspannung Vst6x, Vst7x einem noch durchgeschalteten Arbeitspunkt der Halbleiterschaltercharakteristik entspricht.ever After used semiconductor switch is a reduction of the Control voltage threshold Vstref6x, Vstref7x made when the belonging to it smaller control voltage Vst6x, Vst7x still switched through Operating point of the semiconductor switch characteristic corresponds.

Der Steuerstrom IS = ISEHS für die Steuerelektrode eines High-Side-Schalters wird zum Einschalten als eine Summe von mindestens zwei der folgenden Stromanteile I1, I2, I3, I4 gebildet:

  • a) I1 = k1 = konstant > 0,
  • b) I2 = k2·Vst6x für Vst6x > (Vstref6x + m1·Vstref6x) und I2 = 0 für Vst6x < ((Vstref6x + m1·Vstref6x) mit k2 > 0 und 0 ≤ m1 < 1,
  • c) I3 = k3 für Vst6x < (Vstref6x – m2·Vstref6x) und I3 = 0 für Vst6x > (Vstref6x – m2·Vstref6x) mit k3 > 0 und 0 < m2 < 1,
  • d) I4 = –k4 = konstant < 0 für Vst6x > (Vstref6x – m2·Vstref6x),
wobei die Parameter k1 bis k4 wahlweise Variable oder Konstanten und die Terme mit den Bruchteilen m1, m2 auch als Festwerte aus der übergeordneten Programmier-Steuereinheit abforderbar sind.The control current I S = I SEHS for the control electrode of a high-side switch is formed to turn on as a sum of at least two of the following current components I1, I2, I3, I4:
  • a) I1 = k1 = constant> 0,
  • b) I2 = k2 * Vst6x for Vst6x> (Vstref6x + m1 * Vstref6x) and I2 = 0 for Vst6x <((Vstref6x + m1 * Vstref6x) with k2> 0 and 0≤m1 <1,
  • c) I3 = k3 for Vst6x <(Vstref6x - m2 * Vstref6x) and I3 = 0 for Vst6x> (Vstref6x - m2 * Vstref6x) with k3> 0 and 0 <m2 <1,
  • d) I4 = -k4 = constant <0 for Vst6x> (Vstref6x - m2 * Vstref6x),
wherein the parameters k1 to k4 variable or constants and the terms with the fractions m1, m2 are also as fixed values from the higher-level programming control unit requestable.

Der Steuerstrom IS = ISAHS für die Steuerelektrode eines High-Side-Schalters wird zum Ausschalten als eine Summe der folgenden Stromanteile I5, I6 gebildete:

  • e) I5 = k5 = konstant > 0,
  • f) I6 = k6·Vst6x für Vst6x > (Vstref6x + m1·Vstref6x) und I6 = 0 für Vst6x < (Vstref6x + m1·Vstref6x),
wobei die Parameter k5 und k6 wahlweise Variable oder Konstanten und die Terme mit den Bruchteilen m1 auch als Festwerte aus der übergeordneten Programmier-Steuereinheit abforderbar sind.The control current I S = I SAHS for the control electrode of a high-side switch is formed to turn off as a sum of the following current components I5, I6:
  • e) I5 = k5 = constant> 0,
  • f) I6 = k6 * Vst6x for Vst6x> (Vstref6x + m1 * Vstref6x) and I6 = 0 for Vst6x <(Vstref6x + m1 * Vstref6x),
where the parameters k5 and k6 are variable variables or constants and the terms with the fractions m1 as well as fixed values from the higher-level programming control unit are requestable.

Der Steuerstrom IS = ISELS für die Steuerelektrode eines Low-Side-Schalters wird zum Einschalten als eine Summe von mindestens zwei der folgenden Stromanteile I7, I8, I9, I10 gebildet:

  • g) I7 = k7 = konstant > 0,
  • h) I8 = k8·Vst7x für Vst7x > (Vstref7x + m3·Vstref7x) und I8 = 0 für Vst7x < (Vstref7x + m3·Vstref7x) mit k8 > 0 und 0 ≤ m3 < 1,
  • i) I9 = k9 für Vst7x < (Vstref7x – m4·Vstref7x) und I9 = 0 für Vst7x > (Vstref7x – 4·Vstref7x) mit k9 > 0 und 0 < m4 < 1,
  • k) I10 = –k10 = konstant für Vst7x > (Vstref7x – m4·Vstref7x),
wobei die Parameter k7, k8, k9, k10 wahlweise Variable oder Konstanten und die Terme mit den Bruchteilen m3, m4 auch als Festwerte aus der übergeordneten Programmier-Steuereinheit abforderbar sind.The control current I S = I SELS for the control electrode of a low-side switch is formed to turn on as a sum of at least two of the following current components I7, I8, I9, I10:
  • g) I7 = k7 = constant> 0,
  • h) I8 = k8 * Vst7x for Vst7x> (Vstref7x + m3 * Vstref7x) and I8 = 0 for Vst7x <(Vstref7x + m3 * Vstref7x) where k8> 0 and 0≤m3 <1,
  • i) I9 = k9 for Vst7x <(Vstref7x - m4 * Vstref7x) and I9 = 0 for Vst7x> (Vstref7x - 4 * Vstref7x) with k9> 0 and 0 <m4 <1,
  • k) I10 = -k10 = constant for Vst7x> (Vstref7x-m4 * Vstref7x),
wherein the parameters k7, k8, k9, k10 variable or constants and the terms with the fractions m3, m4 are also as fixed values from the higher-level programming control unit requestable.

Der Steuerstrom IS = ISALS für die Steuerelektrode eines Low-Side-Schalters wird zum Ausschalten als eine Summe von folgenden zwei Stromanteilen I11, I12 gebildet:

  • l) I11 = k11 = konstant > 0,
  • m) I12 = k12·Vst7x für Vst7x > (Vstref7x + m3·Vstref7x) und I12 = 0 für Vst7x < (Vstref7x + m3·Vstref7x),
wobei die Parameter k11, k12 wahlweise Variable oder Konstanten und die Terme mit den Bruchteilen m3 auch als Festwerte aus der übergeordneten Programmier-Steuereinheit abforderbar sind.The control current I S = I SALS for the control electrode of a low-side switch is formed for switching off as a sum of the following two current components I11, I12:
  • l) I11 = k11 = constant> 0,
  • m) I12 = k12 * Vst7x for Vst7x> (Vstref7x + m3 * Vstref7x) and I12 = 0 for Vst7x <(Vstref7x + m3 * Vstref7x),
wherein the parameters k11, k12 are variable or constants and the terms with the fractions m3 as well as fixed values from the higher-level programming control unit are requestable.

Die Erfindung ermöglicht es, dass ein Halbleiterschalter in einer Konfiguration zum Schalten des elektrischen Stromflusses derart gesteuert wird, dass sowohl die Schaltverluste klein gehalten werden als auch die durch die Schaltvorgänge generierten, unvermeidlichen Störpegel in der im Wesentlichen aus der Steuerschaltung und dem Verbraucher bestehenden Gesamtschalteinrichtung vorgegebene Grenzwerte nicht übersteigen.The invention enables a half conductor switch in a configuration for switching the electrical current flow is controlled so that both the switching losses are kept small and the switching generated by the unavoidable noise levels in the existing substantially consisting of the control circuit and the consumer total switching device predetermined limits do not exceed.

Des Weiteren eröffnet die Erfindung die Möglichkeit, dass eine Anpassung der Steuerschaltung an die Eigenschaften der Halbleiterschalter und des Verbrauchers in weiten Grenzen hinsichtlich der in sich widersprüchlichen Anforderungen geringe Schaltverluste und elektromagnetische Verträglichkeit – EMV – durch Programmierung von Parametern auch während des Betriebes des gesamten Schaltsystems durchgeführt werden kann.Of Further opened the invention the possibility that an adaptation of the control circuit to the characteristics of Semiconductor switch and the consumer within wide limits in terms the self-contradictory Requirements low switching losses and electromagnetic compatibility - EMC Programming parameters even during operation of the whole Switching system performed can be.

Mit den angegebenen erfindungsgemäßen Steuerschaltungen können nicht nur induktivitätsbehaftete, sondern vor allem allgemeine und große elektrische Lasten geschaltet und gesteuert werden.With the specified control circuits according to the invention can not just inductive, but mainly switched general and large electrical loads and controlled.

Weiterbildungen und spezielle Ausbildungen der Erfindung sind in weiteren Unteransprüchen beschrieben.further developments and specific embodiments of the invention are described in further subclaims.

Die Erfindung wird anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mittels mehrerer Zeichnungen näher erläutert:The Invention will be described with reference to several embodiments by means of several Drawings explained in more detail:

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine Struktur einer ersten Gesamteinrichtung mit einem Verbraucher, mit einer ersten Steuerschaltung einschließlich einem Halbleiterschaltern und einer zugehörigen Ansteuerschaltung, 1 a structure of a first overall device with a consumer, with a first control circuit including a semiconductor switch and an associated drive circuit,

2 eine Struktur einer zweiten Gesamteinrichtung mit einem Verbraucher als Zweipol, mit einer zweiten Steuerschaltung einschließlich einer H-Brücke mit vier Halbleiterschaltern und vier zugehörigen Ansteuerschaltungen, 2 a structure of a second overall device with a consumer as a two-terminal, with a second control circuit including a H-bridge with four semiconductor switches and four associated drive circuits,

3 eine Struktur einer dritten Gesamteinrichtung mit einem Verbraucher als Dreipol, mit einer dritten Steuerschaltung einschließlich einer B6-Brücke mit sechs Halbleiterschaltern und sechs zugehörigen Ansteuerschaltungen, 3 a structure of a third overall device with a consumer as a three-terminal, with a third control circuit including a B6 bridge with six semiconductor switches and six associated drive circuits,

4 eine schematische Darstellung einer Ansteuerschaltung für einen High-Side-(HS)-Schalter mit parameterabhängigen Teilstromquellen in den steuernden Schaltungsteilen, 4 a schematic representation of a drive circuit for a high-side (HS) switch with parameter-dependent partial flow sources in the controlling circuit parts,

5 eine schematische Darstellung einer Ansteuerschaltung für einen Low-Side-(LS)-Schalter mit parameterabhängigen Teilstromquellen in den steuernden Schaltungsteilen, 5 a schematic representation of a drive circuit for a low-side (LS) switch with parameter-dependent partial flow sources in the controlling circuit parts,

6 einen schematischen Schaltplan der Ansteuerschaltung mit Baugruppen zur Erzeugung der Steuerströme IS für die Steuerelektrode eines High-Side-Schalters und eines Low-Side-Schalters, 6 a schematic circuit diagram of the drive circuit with modules for generating the control currents I S for the control electrode of a high-side switch and a low-side switch,

7 einen schematischen Schaltplan des Lastkreises mit Verbraucher und B6-Brücke und der Anordnung der weiteren Ansteuerschaltungen zugehörig zu 6, 7 a schematic circuit diagram of the load circuit with consumer and B6 bridge and the arrangement of the other drive circuits associated with 6 .

8 Spannungsverläufe eines nicht optimierten Schaltvorganges mit hochfrequenten Störungen ohne zeitvorläufige Auslösung eines minimalen Steuerstroms IS, 8th Voltage curves of a non-optimized switching operation with high-frequency interference without timely triggering of a minimum control current I S ,

9 Spannungsverläufe eines optimierten Schaltvorganges mit der erfindungsgemäßen Steuerschaltung bei zeitvorläufiger Auslösung eines minimalen Steuerstroms IS im Vergleich zu 8, 9 Voltage curves of an optimized switching process with the control circuit according to the invention with time-provisional triggering of a minimum control current I S compared to 8th .

10 Zeitverläufe der Steuerspannung V6-1 = Vst61 auf der Steuersignalleitung 6-1, der Knotenspannung V1 am Verbraucher sowie des Ein/Ausschaltsignals IN1-1 und 10 Timing of the control voltage V6-1 = Vst61 on the control signal line 6-1 , the node voltage V1 at the load and the on / off signal IN1-1 and

11 Zeitverlauf des Steuerstroms ISEHS beim Einschalten und des Steuerstroms ISAHS beim Ausschalten auf der Steuersignalleitung 6-x am Ausgang der Ansteuerschaltung 1-x für einen High-Side-Schalter 3-x (mit x = 1). 11 Time course of the control current I SEHS when switching on and the control current I SAHS when switching off on the control signal line 6-x at the output of the drive circuit 1-x for a high-side switch 3-x (with x = 1).

Infolge der vielen gleichartigen Baugruppen und Bauelemente werden die Bezugszeichen in einer übersichtlichen Form angegeben, so dass zwar durchgängig die Bezugszeichen steigend gesetzt werden, aber infolge gleicher Teile mit gleichen Funktionen mit strichgetrennten Unterbezugszeichen die verbleibenden Unterschiede dargestellt werden.As a result the many similar assemblies and components are the reference numerals in a clear Form indicated, so that throughout the reference numerals increasing be set, but due to the same parts with the same functions with dashed sub-reference the remaining differences being represented.

Im Folgenden werden die 1 und 4 gemeinsam betrachtet. Es ist in 1 schematisch in einer einfachen Form eine erste Steuerschaltung 1 zum Betreiben eines geschalteten elektrischen Verbrauchers 5, der zwischen einem positiven Versorgungspotential Vb und Masse angeordnet ist, mit einem Halbleitersahalter 3-1, dem eine Ansteuerschaltung 1-1 einschließlich einer Steuersignalübergabeschaltung 1a zugeordnet ist, die ausgangsseitig über eine Steuersignalleitung 6-1 zur Weiterleitung eines Steuerstromes IS mit der Steuerelektrode des Halbleiterschalters 3-1 verbunden ist, wobei der Ansteuerschaltung 1-1 eine übergeordnete Programmier-Steuereinheit 10 vorgeschaltet ist und eingangsseitig eine vom Verbraucher 5 aus verlaufende Knotenspannungsleitung 11-1 zugeführt ist, dargestellt.The following are the 1 and 4 considered together. It is in 1 schematically in a simple form a first control circuit 1 for operating a switched electrical consumer 5 , which is arranged between a positive supply potential Vb and ground, with a semiconductor holder 3-1 to which a drive circuit 1-1 including a control signal transfer circuit 1a is assigned, the output side via a control signal line 6-1 for forwarding a control current I S with the control electrode of the semiconductor switch 3-1 is connected, wherein the drive circuit 1-1 a parent programming controller 10 upstream and on the input side from the consumer 5 from running node voltage line 11-1 supplied, shown.

Erfindungsgemäß ist, wie auch in den 1, 4 gezeigt ist, der Ansteuerschaltung 1-1 des Halbleiterschalters 3-1 eine Mess- und Bewertungsschaltung 1h zugeordnet, die eingangsseitig mit der eine Knotenspannung V1 aufweisenden Knotenspannungsleitung 11-1 und mit einer mit der Steuersignalleitung 6-1 verbundenen, eine Steuerspannung Vst61 aufweisenden Rücksignalleitung 15-1 sowie über eine Leitung 14-1 zur Übermittlung einer Referenzspannung Vref1 mit der übergeordneten Programmier-Steuereinheit 10 derart in Verbindung steht, dass die Mess- und Bewertungsschaltung 1h ein Steuerspannungsschwellensignal Vstref61 erzeugt, das ausgangsseitig über eine Steuerspannungsschwellenleitung 17-1 zumindest an die Steuersignalübergabeschaltung 1a weiterleitbar und damit ein einer Stromkommutierung am Verbraucher 5 vorgelagerter Zeitpunkt zur Auslösung der Minimierung des Steuerstroms IS auf der Steuersignalleitung 6-1 einstellbar ist.According to the invention, as well as in the 1 . 4 is shown, the drive circuit 1-1 of the semiconductor switch 3-1 a measurement and evaluation circuit 1h associated with the input side with the node voltage V1 having node voltage line 11-1 and one with the control signal line 6-1 connected, a control voltage Vst61 having return signal line 15-1 as well as via a line 14-1 for transmitting a reference voltage Vref1 with the higher-level programming control unit 10 in such a way that the measuring and evaluation circuit 1h generates a control voltage threshold signal Vstref61, the output side via a control voltage threshold line 17-1 at least to the control signal transfer circuit 1a forwardable and thus a Stromkommutierung the consumer 5 upstream time for triggering the minimization of the control current I S on the control signal line 6-1 is adjustable.

Im Stromkreis einer Batteriespannung Vb befindet sich in Reihe geschaltet der Halbleiterschalter 3-1 in Form eines High-Side-Schalters und der Verbraucher 5.In the circuit of a battery voltage Vb is connected in series, the semiconductor switch 3-1 in the form of a high-side switch and the consumer 5 ,

Die übergeordnete Programmier-Steuereinheit 10 ist mit ihren Ausgangsleitungen 12-1, 13-1, 14-1 als Adress-, Daten- und Steuerleitungen jeweils an den Parametereingang P1-1, an den Ein-/Ausschalteingang IN1-1 und an einen Referenzspannungseingang Vref1 der Ansteuerschaltung 1-1 angeschlossen.The parent programming controller 10 is with their output lines 12-1 . 13-1 . 14-1 as address, data and control lines respectively to the parameter input P1-1, to the on / off input IN1-1 and to a reference voltage input Vref1 of the drive circuit 1-1 connected.

Die Ansteuerschaltung 1-1 für den Halbleiterschalter 3-1 enthält

  • – die Steuersignalübergabeschaltung 1a, die ein Paar den Schaltzustand des Halbleiterschalters 3-1 steuernde, gesteuerte Stromquellen 1e und 1f aufweist, die ausgangssei tig über die Steuersignalleitung 6-1 mit der Steuerelektro de des Halbleiterschalters 3-1 verbunden ist,
  • – zwei steuernde Schaltungsteile 1b und 1c, von denen das erste Schaltungsteil 1b ausgangsseitig mit der ersten Stromquelle 1e und das zweite Schaltungsteil 1c ausgangsseitig mit der zweiten Stromquelle 1f verbunden sind, und
  • – eine Speicherschaltung 1d, die eingangsseitig mit der übergeordneten Programmier-Steuereinheit 10 über die Leitung 12-1 zur Übermittlung von Programmierparametern k, die zur Ausbildung von Stromanteilen für die Bildung einer steuernden Stromsumme IS für die Steuerelektrode des Halbleiterschalters 3-1 dienen, verbunden ist und die ausgangsseitig mit den steuernden Schaltungsteilen 1b und 1c über Daten- und Steuerleitungen 16-1b und 16-1c in Verbindung steht.
The drive circuit 1-1 for the semiconductor switch 3-1 contains
  • - The control signal transfer circuit 1a , a couple the switching state of the semiconductor switch 3-1 controlling, controlled current sources 1e and 1f has, on the output side tig via the control signal line 6-1 with the control electrode of the semiconductor switch 3-1 connected is,
  • - two controlling circuit parts 1b and 1c of which the first circuit part 1b on the output side with the first current source 1e and the second circuit part 1c on the output side with the second current source 1f are connected, and
  • A memory circuit 1d , the input side with the higher-level programming control unit 10 over the line 12-1 for transmitting programming parameters k, which are used to form current components for the formation of a controlling current sum I S for the control electrode of the semiconductor switch 3-1 serve, is connected and the output side with the controlling circuit parts 1b and 1c via data and control lines 16-1b and 16-1c communicates.

Die Mess- und Bewertungsschaltung 1h ist eingangsseitig sowohl mit der Leitung 14-1 zur Übermittlung des Referenzspannungswertes Vref1 als auch mit einer Ein/Ausschalt-Steuerleitung 13-1, mit der Knotenspannungsleitung 11-1, sowie mit der Steuersignalleitung 6-1 zur Steuerelektrode des Halbleiterschalters 3-1 über eine Rücksignalleitung 15-1 verbunden, wobei die Mess- und Bewertungssaltung 1h ausgangsseitig über die Steuerschwellenspannungsleitung 17-1 zur Übermittlung des Steuerschwellenspannungssignals Vstref61 mit den steuernden Schaltungsteilen 1b, 1c in Verbindung steht.The measurement and evaluation circuit 1h is input side with both the line 14-1 for transmitting the reference voltage value Vref1 as well as with an on / off control line 13-1 , with the node voltage line 11-1 , as well as with the control signal line 6-1 to the control electrode of the semiconductor switch 3-1 via a return signal line 15-1 connected, where the measurement and evaluation 1h on the output side via the control threshold voltage line 17-1 for transmitting the control threshold voltage signal Vstref61 with the controlling circuit parts 1b . 1c communicates.

Ebenso bestehen Verbindungen seitens der Rücksignalleitung 15-1 mit den Eingängen der steuernden Schaltungsteile 1b, 1c.Likewise, there are connections from the return signal line 15-1 with the inputs of the controlling circuit parts 1b . 1c ,

Des Weiteren sind, wie in 4 gezeigt ist, Subschaltungen 1g, 1i vorhanden, die jeweils der Mess- und Bewertungsschaltung 1h nachgeschaltet sind, wobei die erste Subschaltung 1g des steuernden ersten Schaltungsteils 1b eingangsseitig mit der Mess- und Bewertungsschaltung 1h über die Steuerschwellenspannungsleitung 17-1 sowie mit der Rücksignalleitung 15-1 und der Ein-/Ausschalt-Steuerleitung 13-1 verbunden ist sowie ausgangsseitig über eine erste Zeitpunktsignalleitung 25-1 an zwei Teilstromquellen 26, 27 angeschlossen und
wobei die zweite Subschaltung 1i des steuernden zweiten Schaltungsteils 1c eingangsseitig mit der Mess- und Bewertungsschaltung 1h über die Steuerschwellenspannungsleitung 17-1 sowie mit der Rücksignalleitung 15-1 und der Ein-/Ausschalt-Steuerleitung 13-1 verbunden ist und ausgangsseitig über eine zweite Zeitpunktsignalleitung 33-1 an eine Teilatromquelle 31 angeschlossen ist und
wobei die zweite Zeitpunktsignalleitung 33-1 an eine Teilstromquelle 28 des steuernden ersten Schaltungsteils 1b abgezweigt schaltungsteilübergreifend geführt ist.Furthermore, as in 4 shown, subcircuits 1g . 1 i present, each of the measurement and evaluation circuit 1h are connected downstream, the first subcircuit 1g the controlling first circuit part 1b on the input side with the measuring and evaluation circuit 1h via the control threshold voltage line 17-1 as well as with the return signal line 15-1 and the on / off control line 13-1 is connected and the output side via a first timing signal line 25-1 at two partial current sources 26 . 27 connected and
wherein the second subcircuit 1i the controlling second circuit part 1c on the input side with the measuring and evaluation circuit 1h via the control threshold voltage line 17-1 as well as with the return signal line 15-1 and the on / off control line 13-1 is connected and the output side via a second timing signal line 33-1 to a Teilatromquelle 31 is connected and
wherein the second timing signal line 33-1 to a partial current source 28 the controlling first circuit part 1b diverted cross-circuiting is performed.

Dem Halbleiterschalter 3-1 und dem Verbraucher 5 sind jeweils eine Diode 8-1 bzw. 9-2 parallel geschaltet, wobei die Dioden 8-1, 9-2 wahlweise vorhanden sein können, wenn der Verbraucher 5 induktivitätsbehaftet ist.The semiconductor switch 3-1 and the consumer 5 are each a diode 8-1 respectively. 9-2 connected in parallel, the diodes 8-1 . 9-2 can optionally be present if the consumer 5 is inductively affected.

Es ist in 2 schematisch eine zweite Steuerschaltung 18 zum Betrieiben eines geschalteten elektrischen Verbrauchers 5 mit einer H-Brücke 19 mit vier Halbleiterschaltern 3-1, 3-2, 4-1, 4-2 dargestellt, wobei die zweite Steuerschaltung 19 zum Betreiben des geschalteten elektrischen Verbrauchers 5, der zwischen einem positiven Versorgungspotential Vb und Masse angeordnet ist, wobei den vier Halbleiterschaltern 3-1, 3-2, 4-1, 4-2 jeweils eine Ansteuerschaltung 1-1, 1-2, 2-1, 2-2 einschließlich einer Steuersignalübergabeschaltung 1a, 2a zugeordnet ist, die ausgangsseitig über eine Steuersignalleitung 6-1, 6-2, 7-1, 7-2 zur Weiterleitung von Steuerströmen IS mit der Steuerelektrode des jeweiligen Halbleiterschalters 3-1, 3-2, 4-1, 4-2 verbunden ist, wobei den Ansteuerschaltungen 1-1, 1-2, 2-1, 2-2 eine übergeordnete Programmier-Steuereinheit 10 vorgeschaltet ist und eingangsseitig eine vom Verbraucher 5 aus verlaufende Knotenspannungsleitung 11-, 11-2 zugeführt ist, dargestellt.It is in 2 schematically a second control circuit 18 for operating a switched electrical consumer 5 with a H-bridge 19 with four semiconductor switches 3-1 . 3-2 . 4-1 . 4-2 illustrated, wherein the second control circuit 19 for operating the switched electrical consumer 5 which is arranged between a positive supply potential Vb and ground, wherein the four semiconductor switches 3-1 . 3-2 . 4-1 . 4-2 each a drive circuit 1-1 . 1-2 . 2-1 . 2-2 including a control signal transfer circuit 1a . 2a is assigned, the output side via a control signal line 6-1 . 6-2 . 7-1 . 7-2 for forwarding control currents I S to the control electrode of the respective semiconductor switch 3-1 . 3-2 . 4-1 . 4-2 connected is, wherein the drive circuits 1-1 . 1-2 . 2-1 . 2-2 a parent programming controller 10 upstream and on the input side from the consumer 5 from running node voltage line 11- . 11-2 supplied, shown.

Erfindungsgemäß ist, wie auch in den 2, 5 gezeigt ist, ist den Ansteuerschaltungen 1-1, 1-2, 2-1, 2-2 der Halbleiterschalter 3-1, 3-2, 4-1, 4-2 jeweils eine Mess- und Bewertungsschaltung 1h, 2h zugeordnet, die eingangsseitig mit der eine Knotenspannung V1, V2 aufweisenden Knotenspannungsleitung 11-1, 11-2 und mit einer mit der Steuersignalleitung 6-1, 6-2, 7-1, 7-2 verbundenen, eine Steuerspannung Vst61, Vst62, Vst71, Vst72 aufweisenden Rücksignalleitung 15-1, 15-2 sowie über Leitungen 14-1, 14-2, 14-3, 14-4 zur Übermittlung von Referenzspannungen Vref1, Vref11, Vref2, Vref22 mit der übergeordneten Programmier-Steuereinheit 10 derart in Verbindung steht, dass die Mess- und Bewertungsschaltung 1h, 2h ein Steuerspannungsschwellensignal Vstref61, Vstref62, Vstref7l, Vstref72 erzeugt, das ausgangsseitig über eine Steuerspannungsschwellenleitung 17-1, 17-2 zumindest an die Steuersignalübergabeschaltung 1a, 2a weiterleitbar und damit ein einer Stromkommutierung am Verbraucher 5 vorgelagerter Zeitpunkt zur Auslösung der Minimierung der Steuerströme IS auf der Steuersignalleitung 6-1, 6-2, 7-1, 7-2 einstellbar ist.According to the invention, as well as in the 2 . 5 is shown, is the drive circuits 1-1 . 1-2 . 2-1 . 2-2 the semiconductor switch 3-1 . 3-2 . 4-1 . 4-2 one measurement and evaluation circuit each 1h . 2h associated with the input side with a node voltage V1, V2 having node voltage line 11-1 . 11-2 and one with the control signal line 6-1 . 6-2 . 7-1 . 7-2 connected, a control voltage Vst61, Vst62, Vst71, Vst72 having return signal line 15-1 . 15-2 as well as via lines 14-1 . 14-2 . 14-3 . 14-4 for transmitting reference voltages Vref1, Vref11, Vref2, Vref22 to the higher-level programming control unit 10 in such a way that the measurement and evaluation circuit 1h . 2h generates a control voltage threshold signal Vstref61, Vstref62, Vstref7l, Vstref72, the output side via a control voltage threshold line 17-1 . 17-2 at least to the control signal transfer circuit 1a . 2a forwardable and thus a Stromkommutierung the consumer 5 upstream time for triggering the minimization of the control currents I S on the control signal line 6-1 . 6-2 . 7-1 . 7-2 is adjustable.

Im Stromkreis einer Batteriespannung Vb befinden sich jeweils in Reihe geschaltet in einer ersten Halbbrücke 22 der Halblei terschalter 3-1 in Form eines High-Side-Sahalters und der Halbleiterschalter 4-1 in Form eines Low-Side-Schalters sowie in einer zweiten Halbbrücke 23 der Halbleiterschalter 3-2 in Form eines High-Side-Schalters und der Halbleiterschalter 4-2 in Form eines Low-Side-Schalters und der Verbraucher 5.In the circuit of a battery voltage Vb are each connected in series in a first half-bridge 22 the semicon terschalter 3-1 in the form of a high-side sahalter and the semiconductor switch 4-1 in the form of a low-side switch and in a second half-bridge 23 the semiconductor switch 3-2 in the form of a high-side switch and the semiconductor switch 4-2 in the form of a low-side switch and the consumer 5 ,

Die übergeordnete Programmier-Steuereinheit 10 ist mit ihren Ausgangsleitungen 12-1, 13-1, 14-1; 12-2, 13-2, 14-2 jeweils an den Parametereingang P1-1, P1-2, P2-1, P2-2, an den Ein/Aussehaltsignaleingang IN1-1, IN1-2, IN2-1, IN2-2 und an einen Referenzspannungseingang Vref1, Vref11, Vref2, Vref22 angeschlossen.The parent programming controller 10 is with their output lines 12-1 . 13-1 . 14-1 ; 12-2 . 13-2 . 14-2 in each case to the parameter input P1-1, P1-2, P2-1, P2-2, to the input / output signal input IN1-1, IN1-2, IN2-1, IN2-2 and to a reference voltage input Vref1, Vref11, Vref2, Vref22 connected.

Da die Ansteuerschaltung 1-1 in 1 den Ansteuerschaltungen 1-1 und 1-2 gleichartig ist, die den gleichfunktionellen HS-Halbleiterschaltern 3-1 und 3-2 zugeordnet sind, braucht die Ansteuerschaltung 1-2 nicht erneut beschrieben zu werden. Dagegen weisen die Ansteuerschaltungen 2-1 und 2-2 Unterschiede zu den Ansteuerschaltungen 1-1, 1-2 auf und nachfolgend wird stellvertretend für beide die Ansteuerschaltung 2-1 für den Low-Side-Schalter 4-1 beschrieben.As the drive circuit 1-1 in 1 the drive circuits 1-1 and 1-2 is similar, the same functional HS semiconductor switches 3-1 and 3-2 are assigned, needs the drive circuit 1-2 not to be described again. In contrast, the drive circuits 2-1 and 2-2 Differences to the drive circuits 1-1 . 1-2 on and following becomes representative of both the drive circuit 2-1 for the low-side switch 4-1 described.

Die Ansteuerschaltung 2-1 für den Low-Side-Halbleiterschalter 4-1 enthält

  • – eine Steuersignalübergabeschaltung 2a, die ein Paar den Schaltzustand des Low-Side-Schalters 4-1 steuernde, gesteuerte Stromquellen 2e und 2f aufweist, die ausgangsseitig über die Steuersignalleitung 7-1 mit der Steuerelektrode des Halbleiterschalters 4-1 verbunden sind,
  • – zwei steuernde Schaltungsteile 2b und 2e, von denen das erste Schaltungsteil 2b ausgangsseitig mit der ersten Stromquelle 2e und das zweite Schaltungsteil 2c ausgangsseitig mit der zweiten Stromquelle 2f verbunden sind, und
  • – eine Speicherschaltung 2d, die eingangsseitig mit der übergeordneten Programmier-Steuereinheit 10 über die Leitung 12-2 zur Übermittlung von Programmierparametern k, die zur Ausbildung von Stromanteilen für die Bildung eines Steuerstroms IS für die Steuerelektrode des Halbleiterschalters 4-1 dienen, verbunden ist, und die ausgangsseitig mit den steuerbaren Schaltungsteilen 2b und 2c über Daten- und Steuerleitungen 16-2b und 16-2c in Verbindung steht.
The drive circuit 2-1 for the low-side semiconductor switch 4-1 contains
  • A control signal transfer circuit 2a that a couple the switching state of the low-side switch 4-1 controlling, controlled current sources 2e and 2f has, on the output side via the control signal line 7-1 with the control electrode of the semiconductor switch 4-1 are connected,
  • - two controlling circuit parts 2 B and 2e of which the first circuit part 2 B on the output side with the first current source 2e and the second circuit part 2c on the output side with the second current source 2f are connected, and
  • A memory circuit 2d , the input side with the higher-level programming control unit 10 over the line 12-2 for the transmission of programming parameters k, which are used to form current components for the formation of a control current I S for the control electrode of the semiconductor switch 4-1 serve, is connected, and the output side with the controllable circuit parts 2 B and 2c via data and control lines 16-2b and 16-2c communicates.

Die Mess- und Bewertungsschaltung 2h ist eingangsseitig sowohl mit einer Leitung 14-2 zur Übermittlung des Referenzspannungswertes Vref11 als auch mit einer Ein/Ausschalt-Steuerleitung 13-2, mit der Knotenspannungsleitung 11-1 sowie mit der Steuersignalleitung 7-1 zur Steuerelektrode des Halbleiterschalters 4-1 über eine Rücksignalleitung 15-2 verbunden, wobei die Mess- und Bewertungsschaltung 2h ausgangsseitig über eine Steuerspannungsschwellenleitung 17-2 zur Übermittlung eines Steuerspannungsschwellensignals Vstref71 mit den steuernden Schaltungsteilen 2b, 2c in Verbindung steht.The measurement and evaluation circuit 2h is input side with both a line 14-2 for transmitting the reference voltage value Vref11 as well as with an on / off control line 13-2 , with the node voltage line 11-1 as well as with the control signal line 7-1 to the control electrode of the semiconductor switch 4-1 via a return signal line 15-2 connected, the measuring and evaluation circuit 2h on the output side via a control voltage threshold line 17-2 for transmitting a control voltage threshold signal Vstref71 with the controlling circuit parts 2 B . 2c communicates.

Ebenso sind Verbindungen seitens der Rücksignalleitung 15-2 mit den Eingängen der steuernden Schaltungsteile 2b, 2c vorhanden.Likewise, there are connections from the return signal line 15-2 with the inputs of the controlling circuit parts 2 B . 2c available.

Des Weiteren sind Subschaltungen 2g, 2i, die jeweils der Mess- und Bewertungsschaltung 2h nachgeschaltet sind, vorgesehen, wobei die erste Subschaltung 2g des steuernden ersten Schaltungsteils 2b eingangsseitig mit der Mess- und Bewertungsschaltung 2h über die Steuerspannungsschwellenleitung 17-2 sowie mit der Rücksignalleitung 15-2 und der Ein-/Ausschalt-Steuerleitung 13-2 verbunden ist sowie ausgangsseitig über eine erste Zeitpunktsignalleitung 25-2 an zwei Teilstromquellen 37,38 angeschlossen und
wobei die zweite Subschaltung 2i des steuernden zweiten Schaltungsteils 2c eingangsseitig mit der Mess- und Bewertungsschaltung 2h über die Steuerspannungsschwellenleitung 17-2 sowie mit der Rücksignalleitung 15-2 und der Ein-/Ausschalt-Steuerleitung 13-2 verbunden ist und ausgangsseitig über eine zweite Zeitpunktsignalleitung 33-2 an eine Teilstromquelle 40 angeschlossen ist und
wobei die zweite Zeitpunktsignalleitung 33-2 an eine Teilstromquelle 36 des steuernden ersten Schaltungsteils 2b schaltungsteilübergreifend abgezweigt geführt ist.Furthermore, there are subcircuits 2g . 2i , each of the measurement and evaluation circuit 2h are provided downstream, wherein the first subcircuit 2g the controlling first circuit part 2 B on the input side with the measuring and evaluation circuit 2h via the control voltage threshold line 17-2 as well as with the return signal line 15-2 and the on / off control line 13-2 is connected and the output side via a first timing signal line 25-2 at two partial current sources 37 . 38 connected and
wherein the second subcircuit 2i the controlling second circuit part 2c on the input side with the measuring and evaluation circuit 2h via the control voltage threshold line 17-2 as well as with the return signal line 15-2 and the on / off control line 13-2 is connected and the output side via a second timing signal line 33-2 to a partial current source 40 is connected and
wherein the second timing signal line 33-2 to a partial current source 36 the controlling first circuit part 2 B is diverted across branches of the circuit.

In den Ansteuerschaltungen 1-2, 2-2 ist infolge der Brückensymmetrie somit der Baugruppeneinsatz und deren Verbindungen gleich den Ansteuerschaltungen 1-1, 2-1.In the drive circuits 1-2 . 2-2 is due to the bridge symmetry thus the module insert and their connections equal to the drive circuits 1-1 . 2-1 ,

Den Halbleiterschaltern 3-1, 3-2, 4-1, 4-2 sind jeweils eine Diode 8-1, 8-2 bzw. 9-1, 9-2 parallel geschaltet, wobei die Dioden 8-1, 8-2, 9-1, 9-2 wahlweise vorhanden sein können, wenn der Verbraucher 5 induktivitätsbehaftet ist.The semiconductor switches 3-1 . 3-2 . 4-1 . 4-2 are each a diode 8-1 . 8-2 respectively. 9-1 . 9-2 connected in parallel, the diodes 8-1 . 8-2 . 9-1 . 9-2 can optionally be present if the consumer 5 is inductively affected.

Es ist in 3 schematisch eine dritte Steuerschaltung 20 zum Betreiben eines geschalteten elektrischen Verbrauchers 5 als Dreipol mit einer B6-Brücke 21 mit sechs Halbleiterschaltern 3-1, 3-2, 3-3, 4-1, 4-2, 4-3 dargestellt, denen jeweils eine Ansteuerschaltung 1-1, 1-2, 1-3, 2-1, 2-2, 2-3 einschließlich einer Steuersignalübergabeschaltung 1a, 2a zugeordnet ist, die ausgangsseitig über eine Steuersignalleitung 6-1, 6-2, 6-3, 7-1, 7-2, 7-3 zur Weiterleitung eines Steuerstromes IS mit der Steuerelektrode des jeweiligen Halbleiterschalters 3-1, 3-2, 3-3, 4-1, 4-2, 4-3 verbunden ist, wobei den Ansteuerschaltungen 1-1, 1-2, 1-3, 2-1, 2-2, 2-3 eine übergeordnete Programmier-Steuereinheit vorgeschaltet ist und eingangsseitig eine vom Verbraucher 5 aus verlaufende Knotenspannungsleitung 11-1, 11-2, 11-3 zugeführt ist, dargestellt.It is in 3 schematically a third control circuit 20 for operating a switched electrical consumer 5 as a three pole with a B6 bridge 21 with six semiconductor switches 3-1 . 3-2 . 3-3 . 4-1 . 4-2 . 4-3 shown, each having a drive circuit 1-1 . 1-2 . 1-3 . 2-1 . 2-2 . 2-3 including a control signal transfer circuit 1a . 2a is assigned, the output side via a control signal line 6-1 . 6-2 . 6-3 . 7-1 . 7-2 . 7-3 for forwarding a control current I S to the control electrode of the respective semiconductor switch 3-1 . 3-2 . 3-3 . 4-1 . 4-2 . 4-3 connected, wherein the drive circuits 1-1 . 1-2 . 1-3 . 2-1 . 2-2 . 2-3 a higher-level programming control unit is connected upstream and the input side of the consumer 5 from running node voltage line 11-1 . 11-2 . 11-3 supplied, shown.

Erfindungsgemäß ist den Ansteuerschaltungen 1-1, 1-2, 1-3, 2-1, 2-2, 2-3 der Halbleiterschalters 3-1, 3-2, 3-3, 4-1, 4-2, 4-3 jeweils eine Mess- und Bewertungsschaltung 1h, 2h zugeordnet, die eingangsseitig mit der eine Knotenspannung V1, V2, V3 aufweisenden Knotenspannungsleitung 11-1, 11-2, 11-3 und mit einer mit der Steuersignalleitung 6-1, 6-2, 6-3, 7-1, 7-2, 7-3 verbundenen, eine Steuerspannung Vst61, Vst62, Vst63, Vst71, Vst72, VSt73 aufweisenden Rücksignalleitung 15-1, 15-2 sowie über Leitungen 14-1 bis 14-6 zur Übermittlung von Referenzspannungen Vref1, Vref11, Vref2, Vref22, Vref3, Vref33 mit der übergeordneten Programmier-Steuereinheit 10 derart in Verbindung steht, dass die Mess- und Bewertungsschaltung 1h, 2h ein Steuerspannungsschwellensignal Vstref61, Vstref62, Vstref63, Vstref71, Vstref72, Vstref73 erzeugt, das ausgangsseitig über eine Steuerspannungsschwellenleitung 17-1, 17-2 zumindest an die Steuersignalübergabeschaltung 1a, 2a weiterleitbar und damit ein einer Stromkommutierung am Verbraucher 5 vorgelagerter Zeitpunkt zur Auslösung der Minimierung des Steuerstroms IS auf der Steuersignalleitung 6-1, 6-2, 6-3, 7-1, 7-2, 7-3 einstellbar ist.According to the invention, the drive circuits 1-1 . 1-2 . 1-3 . 2-1 . 2-2 . 2-3 the semiconductor switch 3-1 . 3-2 . 3-3 . 4-1 . 4-2 . 4-3 one measurement and evaluation circuit each 1h . 2h associated with the input side with a node voltage V1, V2, V3 having node voltage line 11-1 . 11-2 . 11-3 and one with the control signal line 6-1 . 6-2 . 6-3 . 7-1 . 7-2 . 7-3 connected, a control voltage Vst61, Vst62, Vst63, Vst71, Vst72, VSt73 having return signal line 15-1 . 15-2 as well as via lines 14-1 to 14-6 for transmitting reference voltages Vref1, Vref11, Vref2, Vref22, Vref3, Vref33 to the higher-level programming control unit 10 in such a way that the measurement and evaluation circuit 1h . 2h generates a control voltage threshold signal Vstref61, Vstref62, Vstref63, Vstref71, Vstref72, Vstref73, the output side via a control voltage threshold line 17-1 . 17-2 at least to the control signal transfer circuit 1a . 2a forwardable and thus a Stromkommutierung the consumer 5 upstream time for triggering the minimization of the control current I S on the control signal line 6-1 . 6-2 . 6-3 . 7-1 . 7-2 . 7-3 is adjustable.

In 3 ist ein elektronisch gesteuerter Motor 5 in Form eines Dreipols dargestellt. Die Gesamteinrichtung wird durch die Spannungsquelle Vb = Vbat gespeist. Die Motorströme können z.B. durch die n-Kanal-Leistungs-FET geschaltet werden, wobei die Schalt-Transistoren 3-1, 3-2, 3-3 als High-Side-Schalter angeordnet sind und die Schalt-Transistoren 4-1, 4-2, 4-3 als Low-Side-Schalter arbeiten.In 3 is an electronically controlled engine 5 represented in the form of a three-pole. The entire device is powered by the voltage source Vb = Vbat. The motor currents can be switched, for example, by the n-channel power FET, wherein the switching transistors 3-1 . 3-2 . 3-3 are arranged as high-side switches and the switching transistors 4-1 . 4-2 . 4-3 work as a low-side switch.

Im Stromkreis der Batteriespannung Vb befinden sich in Reihe geschaltet in einer ersten Halbbrücke 22 der Halbleiterschalter 3-1 in Form eines High-Side-Schalters und der Halbleiterschalter 4-1 in Form eines Low-Side-Schalters sowie in einer zweiten Halbbrücke 23 der Halbleiterschalter 3-2 in Form eines High-Side-Schalters und der Halbleiterschalter 4-2 in Form eines Low-Side-Schalters sowie in einer dritten Halbbrücke 24 der Halbleiterschalter 3-3 in Form eines High-Side-Schalters und der Halbleiterschalter 4-3 in Form eines Low-Side-Schalters und der Verbraucher 5 als Motor.In the circuit of the battery voltage Vb are connected in series in a first half-bridge 22 the semiconductor switch 3-1 in the form of a high-side switch and the semiconductor switch 4-1 in the form of a low-side switch and in a second half-bridge 23 the semiconductor switch 3-2 in the form of a high-side switch and the semiconductor switch 4-2 in the form of a low-side switch and in a third half-bridge 24 the semiconductor switch 3-3 in the form of a high-side switch and the semiconductor switch 4-3 in the form of a low-side switch and the consumer 5 as an engine.

Die übergeordnete Programmier-Steuereinheit 10 ist mit ihren Ausgangsleitungen 12-1, 13-1, 14-1; 12-2, 13-2, 14-2; 12-3, 13-3, 14-3; 12-4, 13-4, 14-4; 12-5, 13-5, 14-5; 12-6, 13-6, 14-6 jeweils an den Parametereingang P1-1, P1-2, P1-3, P2-1, P2-2, P2-3, an den Ein-/Ausschaltsignaleingang IN1-1, TN1-2, IN1-3, IN2-1, IN2-2, IN2-3 und an einen Referenzspannungseingang Vref1, Vref11, Vref2, Vref22,Vref3,Vref33 angeschlossen.The parent programming controller 10 is with their output lines 12-1 . 13-1 . 14-1 ; 12-2 . 13-2 . 14-2 ; 12-3 . 13-3 . 14-3 ; 12-4 . 13-4 . 14-4 ; 12-5 . 13-5 . 14-5 ; 12-6 . 13-6 . 14-6 in each case to the parameter input P1-1, P1-2, P1-3, P2-1, P2-2, P2-3, to the on / off signal input IN1-1, TN1-2, IN1-3, IN2-1, IN2-2, IN2-3 and connected to a reference voltage input Vref1, Vref11, Vref2, Vref22, Vref3, Vref33.

Da die Ansteuerschaltungen 1-1 und 1-2 in 1 und 2 gleichartig der Ansteuerschaltung 1-3 sind und weil sie den gleichfunktionellen HS-Halbleiterschaltern 3-1, 3-2, 3-3 zugeordnet sind, braucht die Ansteuerschaltung 1-3 nicht erneut beschrieben werden. Gleiches trifft für die dritte Halbbrücke 24 zu. Da die Ansteuerschaltungen 2-1 in 2 gleichartig der Ansteuerschaltungen 2-2, 2-3 entsprechen und weil sie den gleichfunktionellen LS-Halbleiterschaltern 4-1, 4-2, 4-3 zugeordnet sind, braucht die Ansteuerschaltung 2-3 auch nicht erneut beschrieben werden. Dagegen steht der dritte Knoten V3 am Verbraucher 5 mit den Ansteuerschaltungen 1-3 und 2-3 über die dritte Knotenspannungsleitung 11-3 in gleicher Weise eingangs seitig wie die anderen Knotenspannungsleitungen 11-1, 11-2 mit den zugehörigen Ansteuerschaltungen 1-1, 1-2 bzw. 2-1, 2-2 in Verbindung.Since the drive circuits 1-1 and 1-2 in 1 and 2 similar to the drive circuit 1-3 and because they are the same functional HS semiconductor switches 3-1 . 3-2 . 3-3 are assigned, needs the drive circuit 1-3 will not be described again. The same applies to the third half bridge 24 to. Since the drive circuits 2-1 in 2 similar to the drive circuits 2-2 . 2-3 correspond and because they are the equally functional LS semiconductor switches 4-1 . 4-2 . 4-3 are assigned, needs the drive circuit 2-3 will not be described again. In contrast, the third node V3 is the consumer 5 with the drive circuits 1-3 and 2-3 via the third node voltage line 11-3 in the same way at the beginning as the other node voltage lines 11-1 . 11-2 with the associated drive circuits 1-1 . 1-2 respectively. 2-1 . 2-2 in connection.

Den Halbleiterschaltern 3-1, 3-2, 3-3, 4-1, 4-2, 4-3 sind jeweils eine Diode 8-1, 8-2, 8-3 bzw. 9-1, 9-2, 9-3 parallel geschaltet, wobei die Dioden 8-1, 8-2, 8-3, 9-1, 9-2, 9-3 wahlweise vorhanden sein können, wenn der Verbraucher 5 induktivitätsbehaftet ist.The semiconductor switches 3-1 . 3-2 . 3-3 . 4-1 . 4-2 . 4-3 are each a diode 8-1 . 8-2 . 8-3 respectively. 9-1 . 9-2 . 9-3 connected in parallel, the diodes 8-1 . 8-2 . 8-3 . 9-1 . 9-2 . 9-3 can optionally be present if the consumer 5 is inductively affected.

In den 4, 5 sind erfindungsgemäße Ansteuerschaltungen 1-1, 2-1 gezeigt, deren steuernde Schaltungsteile 1b, 1c und 2b, 2c detaillierter gegenüber den 1,2 und 3 ausgebildet sind. Die beiden steuernden Schaltungsteile 1b, 1c und 2b, 2c sind eingangsseitig mit der Speicherschaltung 1d, 2d und der Mess- und Bewertungsschaltung 1h, 2h sowie der Rücksignalleitung 15-1, 15-2 an der Steuerelektrode des Halbleiterschalters 3-1, 4-1 ausgangsseitig mit den beiden gespiegelten steuernden Stromquellen 1e, 1f und 2e, 2f verbunden.In the 4 . 5 are drive circuits according to the invention 1-1 . 2-1 shown whose controlling circuit parts 1b . 1c and 2 B . 2c more detailed compared to the 1 . 2 and 3 educated are. The two controlling circuit parts 1b . 1c and 2 B . 2c are input side to the memory circuit 1d . 2d and the measurement and evaluation circuit 1h . 2h and the return signal line 15-1 . 15-2 at the control electrode of the semiconductor switch 3-1 . 4-1 on the output side with the two mirrored controlling current sources 1e . 1f and 2e . 2f connected.

In 4 weist das steuernde erste Schaltungsteil 1b eine erste Subschaltung 1g auf, die mit der Mess- und Bewertungsschaltung 1h über die Steuerspannungsschwellenleitung 17-1b und über die Rücksignalleitung 15-1 eingangsseitig verbunden ist. Eingangsseitig ist auch die Ein-/Ausschalt-Steuerleitung 13-1 angeschlossen. Ausgangssaitig ist eine erste Zeitpunktsignalleitung 25-1 an zwei Teilstromquellen 26, 27, denen die Parameter k4 und k5 zugeordnet sind, geführt.In 4 has the controlling first circuit part 1b a first subcircuit 1g on that with the metering and weighting circuit 1h via the control voltage threshold line 17-1b and via the return signal line 15-1 is connected on the input side. On the input side is also the on / off control line 13-1 connected. Ausgangsaitig is a first timing signal line 25-1 at two partial current sources 26 . 27 to which the parameters k4 and k5 are assigned.

An die Teilstromquellen 26, 27 sowie weitere Teilstromquellen 28, 29, 30,31 der ersten Ansteuerschaltung 1-1 sind eingangsseitig je eine Ein-/Ausschalt-Steuerleitung 13-1 sowie eine Daten- und Steuerleitung 16-1b geführt. An die Teilstromquelle 28 ist des Weiteren erfindungsgemäß eingangsseitig die Rücksignalleitung 15-1 von der Steuerelektrode des Halbleiterschalters 3-1 geführt.To the partial current sources 26 . 27 as well as other partial current sources 28 . 29 . 30 . 31 the first drive circuit 1-1 On the input side are each an on / off control line 13-1 as well as a data and control line 16-1b guided. To the partial current source 28 is furthermore according to the invention on the input side, the return signal line 15-1 from the control electrode of the semiconductor switch 3-1 guided.

Über die Daten- und Steuerleitung 16-1b werden die Programmierparameter k1, k2, k3, k4 an die Teilstromquellen 29, 28, 27, 26 übermittelt. Ausgangsseitig sind die Teilstromquellen 29, 28, 27, 26 zu einer ersten Summationsleitung 32-1 zusammengeführt, die an die erste steuernde Stromquelle 1e geführt ist.Via the data and control line 16-1b the programming parameters k1, k2, k3, k4 are applied to the partial current sources 29 . 28 . 27 . 26 transmitted. On the output side are the partial current sources 29 . 28 . 27 . 26 to a first summation line 32-1 merged to the first controlling power source 1e is guided.

Das zweite steuernde Schaltungsteil 1c weist eine zweite Subschaltung 1i auf, die eingangsseitig mit der Ein-/Ausschalt-Steuerleitung 13-1, der Steuerspannnungsschwellenleitung 17-1c und der Rücksignalleitung 15-1 verbunden ist und ausgangsseitig über eine zweite Zeitpunktsignalleitung 33-1 mit der Teilstromquelle 31 verbunden ist. Erfindungsgemäß ist die zweite Zeitpunktsignalleitung 33-1 schaltungsteilübergreifend an die Teilstromquelle 28 des steuernden ersten Schaltungsteils 1b geführt. Die vorhandenen Teilstromquellen 30, 31 des zweiten Schaltungsteils 1c sind eingangsseitig mit den Daten- und Steuerleitungen 16-1c verbunden. Auch die Ein-/Ausschalt-Steuerleitung 13-1 ist an die Teilstromquellen 30, 31 geführt, die ausgangsseitig eine Summationsleitung 34-1 aufweisen, die zur zweiten steuernden Stromquelle 1f geführt ist.The second controlling circuit part 1c has a second subcircuit 1i on, the input side with the on / off control line 13-1 , the control voltage threshold line 17-1c and the return signal line 15-1 is connected and the output side via a second timing signal line 33-1 with the partial current source 31 connected is. According to the invention, the second timing signal line 33-1 cross-circuit part to the partial current source 28 the controlling first circuit part 1b guided. The existing partial current sources 30 . 31 of the second circuit part 1c are input side with the data and control lines 16-1c connected. Also the on / off control line 13-1 is to the partial current sources 30 . 31 guided, the output side a summation line 34-1 having, to the second controlling power source 1f is guided.

Die Ansteuerschaltungen 1-1, 2-1 für die Halbleiterschalter 3-1, 4-1 in einer Halbbrücke zeichnen sich dadurch aus, dass sie zwar die gleiche Schaltungsstruktur aufweisen, aber verschiedene Versorgungsspannungen VDHS für den HS-Schalter 3-1 und VDLS für den LS-Schalter 4-1 und vorgegebene Referenzspannungen Vref1,Vref11 benutzen.The drive circuits 1-1 . 2-1 for the semiconductor switches 3-1 . 4-1 in a half-bridge are characterized by the fact that they have the same circuit structure, but different supply voltages VDHS for the HS switch 3-1 and VDLS for the LS switch 4-1 and predetermined reference voltages Vref 1 , Use Vref11.

In der 5 ist eine schematische Schaltungsstruktur der Ansteuerschaltung 2-1 dargestellt, die gleich der der Ansteuerschaltung 1-1 ist. Ausgenommen davon ist die Ausbildung der Teilstromquellen 35, 36, 37, 38, 39, 40, denen die Programmierparameter k7, k8, k9, k10, k11, k12 zugeordnet sind, die sich von den Programmierparametern k1 bis k6 der Teilstromquellen 26 bis 31 unterscheiden können.In the 5 is a schematic circuit structure of the drive circuit 2-1 shown, which is equal to the drive circuit 1-1 is. The exception is the formation of partial current sources 35 . 36 . 37 . 38 . 39 . 40 to which the programming parameters k7, k8, k9, k10, k11, k12 are assigned, which differ from the programming parameters k1 to k6 of the partial current sources 26 to 31 can distinguish.

Es sind somit eine Steuerschaltung und ein Verfahren zum schnellen, verlustarmen und störarmen Schalten des elektrischen Stromflusses in einem elektrischen oder elektromechanischen Verbraucher 5 allgemeiner Art angegeben, der als Zwei- oder Mehrpol ausgeführt sein kann, wobei das Schalten des Stromflusses durch den Verbraucher 5 hindurch mittels Halbleiterschalter 3-x und/oder 4-x mit x = 1,2,3, ..., n derart erfolgt, dass die physikalisch bedingten, innerelektronischen Zeitabläufe der Ladungsträgerauf- bzw. abbaumechanismen der jeweils beteiligten Halbleiterschalter 3-x, 4-x und die Zeitabläufe der physikalischen Mechanismen am geschalteten Verbraucher 5 so aufeinander abgestimmt werden, dass die zeitlichen Abläufe der Laststrom-Schaltvorgänge an diesen physikalischen Abläufen orientiert sind und damit störungsarme und dennoch an den physikalischen Grenzen orientierte schnelle und damit verlustarme Schaltabläufe ermöglichen.There are thus a control circuit and a method for fast, low-loss and low-interference switching of the electrical current flow in an electrical or electromechanical load 5 specified general type, which can be designed as a two- or multipolar, the switching of the current flow through the consumer 5 by means of semiconductor switches 3-x and / or 4-x with x = 1,2,3, ..., n such that the physically related, intra-electronic time sequences of the charge carrier assembly or removal mechanisms of the semiconductor switch involved 3-x, 4-x and the timings of the physical mechanisms at the switched consumer 5 be coordinated so that the timing of the load current switching operations are oriented to these physical processes and thus allow low-noise, yet oriented to the physical limits fast and therefore low-loss switching processes.

Die in 4 und 5 gezeigten erfindungsgemäßen Ansteuerschaltungen 1-x und 2-x mit x = 1 generieren für jeden der beteiligten Halbleiterschalter 3-1, 4-1 Steuerströme IS mittels der gesteuerten Stromquellen 1e, 1f und 2e, 2f zur Steuerung der Halbleiterschalter 3-1, 4-1. Die Steuerströme IS werden dabei als Summe mehrerer Stromanteile I = I(k) aus den Stromanteilen I1, I2, I3, I4, I5, I6, I7, I8, I9, I10, I11, I12 gebildet, die sowohl zeitlich konstant sein können als auch durch die sich an der Steuerelektrode des Halbleiterschalters 3-1, 4-1 einstellende Steuerspannung Vst61 bzw. Vst71 über die Rücksignalkeitungen 15-1, 15-2 selbst wieder gesteuert werden. Weiterhin können die Stromanteile I(k) in ihrer Größe durch programmierbare Parameter k beeinflusst werden, die auf die steuernden Schaltungsteile 1b, 1c und 2b, 2c wirken, welche die Stromquellen 1e, 1f und 2e, 2f steuern.In the 4 and 5 shown driving circuit according to the invention 1-x and 2-x x = 1 generate for each of the semiconductor switch involved 3-1 . 4-1 Control currents I S by means of the controlled current sources 1e . 1f and 2e . 2f for controlling the semiconductor switches 3-1 . 4-1 , In this case, the control currents I S are formed as the sum of a plurality of current components I = I (k) from the current components I1, I2, I3, I4, I5, I6, I7, I8, I9, I10, I11, I12, which can be constant in time as well as through the at the control electrode of the semiconductor switch 3-1 . 4-1 Adjusting control voltage Vst61 or Vst71 via the feedback signal 15-1 . 15-2 be controlled again. Furthermore, the current components I (k) can be influenced in their size by programmable parameters k which are applied to the controlling circuit parts 1b . 1c and 2 B . 2c act, which are the power sources 1e . 1f and 2e . 2f Taxes.

Die Parameter k mit k1 bis k12 werden von der übergeordneten Programmier-Steuereinheit 10 über die Parametereingänge P1-1 und P2-1 bereitgestellt. Die Parameter k sind in den Speicherschaltungen 1d bzw. 2d abgelegt und können durch die übergeordnete Programmier-Steuereinheit 10 zu jeder Zeit auch während des Betriebes der Gesamteinrichtung aus Steuerschaltung 1 und aus Verbraucher 5 geändert werden. Die weiteren Steuereingänge IN1-1 und IN2-1 geben an, ob ein Ein- oder Ausschaltvorgang durchgeführt werden soll. Ein Schaltvorgang wird durch einen Parametersatz, bestehend aus mindestens zwei Parametern k, bestimmt.The parameters k with k1 to k12 are provided by the higher-level programming control unit 10 provided via the parameter inputs P1-1 and P2-1. The parameters k are in the memory circuits 1d respectively. 2d filed and can by the parent programming control unit 10 at any time during operation of the entire device from the control circuit 1 and from consumers 5 be changed. The other control inputs IN1-1 and IN2-1 indicate whether an ON or OFF operation should be performed. A switching operation is determined by a parameter set consisting of at least two parameters k.

Die steuernden Stromanteile I(k) weisen die folgenden prinzipiellen Eigenschaften auf:
Die Steuerung der Stromanteile I3, I4 und I9, I10 liefert von Null verschiedene Ströme nur in einem Steuerspannungsbereich bis nahe an die Steuerspannungsschwellen Vstref61 bzw. Vstref71. Die Steuerspannungssehwelle Vstref61 bzw. Vstref71 kann dabei entweder durch Festlegung einer vorgegebenen Steuerspannungsschwelle oder in adaptiver Weise durch Auswertung eines vorangegangenen Schaltvorganges mittels der Mess- und Bewertungsschaltungen 1h bzw. 2h realisiert werden, aus der die jeweilige Steuerspannungsschwelle Vatref61 oder Vstref71 ermittelt und gespeichert wird. Zur Ermittlung der Steuerspannungsschwellen Vatref61 oder Vstref71 wird die Knotenspannung V1 am Verbraucher 5 mit einer vorgegebenen Referenzspannungsschwelle Vref1 bzw. Vref11 verglichen.The controlling current components I (k) have the following principal characteristics:
The control of the current components I3, I4 and I9, I10 supplies non-zero currents only in a control voltage range close to the control voltage thresholds Vstref61 and Vstref71, respectively. The Steuererspannungssehwelle Vstref61 or Vstref71 can either by setting a predetermined control voltage threshold or in an adaptive manner by evaluating a previous switching operation by means of the measurement and evaluation circuits 1h respectively. 2h can be realized, from which the respective control voltage threshold Vatref61 or Vstref71 is determined and stored. To determine the control voltage thresholds Vatref61 or Vstref71, the node voltage V1 is applied to the load 5 compared with a predetermined reference voltage threshold Vref1 or Vref11.

Die Größe der steuernden Stromanteile wird durch die zugeordneten Parameter k bestimmt.The Size of the controlling Current components are determined by the associated parameters k.

Die Stromanteile I2 und I6 bzw. I8 und I12 werden direkt durch die rückgeführte Steuerspannung Vst6x bzw. Vst7x und die zugehörigen Parameter k2, k6, k8, k12 in Größe und Dauer gesteuert sowie nahe der Steuerspannungsschwelle Vstref6x bzw. Vstref7x abgeschaltet.The Current components I2 and I6 or I8 and I12 are directly caused by the returned control voltage Vst6x or Vst7x and the associated Parameters k2, k6, k8, k12 in size and duration controlled and near the control voltage threshold Vstref6x and Vstref7x off.

Die Stromanteile I1, I5 und I7, I11 sind während des zugehörigen Schaltvorganges zeitlich konstant und in ihrer Größe nur durch die jeweils programmierten Parameter k1, k5, k7, k11 bestimmt.The Current components I1, I5 and I7, I11 are during the associated switching operation constant in time and in size only by the respectively programmed Parameter k1, k5, k7, k11 determined.

Die Steuerschaltung enthält im Falle eines Zweipols als Verbraucher 5 entweder eine Ansteuerschaltung 1-1 oder 2-1, die einen High-Side-Schalter 3-1 oder einen Low-Side-Schalter 4-1 ansteuert, oder zwei Ansteuerschaltungen 1-1, 1-2, die jeweils einen High-Side-Schalter 3-1, 3-2 steuern, und zwei weitere Ansteuerschaltungen 2-1, 2-2, die jeweils einen Law-Side-Schalter 4-1, 4-2 steuern, z.B. in einer Vollbrücke.The control circuit contains in the case of a two-pole as a consumer 5 either a drive circuit 1-1 or 2-1 that has a high-side switch 3-1 or a low-side switch 4-1 or two drive circuits 1-1 . 1-2 , each one a high-side switch 3-1 . 3-2 control, and two other drive circuits 2-1 . 2-2 , each one a law-side switch 4-1 . 4-2 steer, eg in a full bridge.

Für mehrpolige Verbraucher 5 sind entsprechend mehr Ansteuerschaltungen 1-x und 2-x mit x = 1,2,3, ... n erforderlich.For multipole consumers 5 Accordingly, more drive circuits 1-x and 2-x with x = 1,2,3, ... n are required.

In einem einfachen Fall können die steuernden Schaltungsteile 1b, 1c und 2b, 2c und die Speicherschaltungen 1d, 2d auch durch jeweils einen einzigen, unveränderlichen Parametersatz k bestimmt werden oder vollständig entfallen, wenn die Steuersignalübergabeschaltungen 1a bzw. 2a als Stromquellen mit feststehenden Parametern k, k1 bis k12 = const. gesteuert werden.In a simple case, the controlling circuit parts 1b . 1c and 2 B . 2c and the memory circuits 1d . 2d be determined by a single, fixed parameter set k or completely eliminated when the control signal transfer circuits 1a respectively. 2a as current sources with fixed parameters k, k1 to k12 = const. to be controlled.

Die steuernden Schaltungsteile 1b und 1c können auch in ihrer Anordnung vertauscht sein, je nachdem welche Schaltertypen eingesetzt sind, z.B. n-Kanal- oder p-Kanal-MOS-Transistor. Die Quellen- bzw. Senkenpunkte der steuernden Stromquellen 1e, 1f und 2e, 2f richten sich in analoger Weise nach der Art der eingesetzten Halbleiterschalter. Die steuernden Schaltungsteile 1b und 2b steuern jeweils das Einschalten und die steuernden Schaltungsteile 1c und 2c steuern jeweils das Ausschalten der zugeordneten Halbleiterschalter 3-1 und 4-1.The controlling circuit parts 1b and 1c can also be interchanged in their arrangement, depending on which types of switches are used, eg n-channel or p-channel MOS transistor. The source or sink points of the controlling power sources 1e . 1f and 2e . 2f depend in an analogous manner on the type of semiconductor switches used. The controlling circuit parts 1b and 2 B each control the switching and the controlling circuit parts 1c and 2c each control the switching off of the associated semiconductor switches 3-1 and 4-1 ,

Die in den 3, 4 und 5 enthaltenen Teilschaltungen der Ansteuerschaltungen führen die folgenden Funktionen aus:
Erste Steuersignalübergabeschaltung 1a: Bildung von Stromsummen als Steuerströme IS = ISEHS, ISAHS zum Ein- oder Ausschalten des High-Side-Schalters 3-1 mit den gesteuerten Stromquellen 1e und 1f. Der Steuerstrom ISEHS stellt den Eingangsstrom zum Einschalten des High-Side-Schalters 3-1 und der Steuerstrom ISAHS stellt den Ausschaltstrom zum Ausschalten des High-Side-Schalters 3-1 dar.The in the 3 . 4 and 5 contained sub-circuits of the drive circuits perform the following functions:
First control signal transfer circuit 1a : Formation of current sums as control currents I S = I SEHS , I SAHS for switching the high-side switch on or off 3-1 with the controlled power sources 1e and 1f , The control current I SEHS sets the input current for switching on the high-side switch 3-1 and the control current I SAHS sets the turn-off current to turn off the high-side switch 3-1 represents.

Zweite Steuersignalübergabeschaltung 2a: Bildung von Stromsummen als Steuerströme IS = ISELS, ISALS zum Einschalten und Ausschalten des Low-Side-Schalters 4-1 mit den gesteuerten Stromquellen 2e und 2f.Second control signal transfer circuit 2a : Generation of current sums as control currents I S = I SELS , I SALS for switching on and off the low-side switch 4-1 with the controlled power sources 2e and 2f ,

Erste Mess- und Bewertungsschaltung 1h: Sie ermittelt die Steuerspannungsschwelle Vstref61 aus einem zeitlich zurückliegenden Schaltvorgang, der zunächst die Knotenspannung V1 am Verbraucher 5 bewertet, um festzustellen, ob der gerade ausgeführte Schaltvorgang in der Lage ist, die Steuerspannungsschwelle Vstref61 ermitteln zu können.First measuring and evaluation circuit 1h : It determines the control voltage threshold Vstref61 from a past switching operation, the first node voltage V1 at the consumer 5 evaluated to determine whether the currently running switching operation is able to determine the control voltage threshold Vstref61 can.

Wenn ein zutreffender Schaltvorgang ausgeführt wird, bestimmt die erste Mess- und Bewertungsschaltung 1h aus dem Vergleich der momentanen Knotenspannung V1 mit einem vorgegebenen Referenzspannungswert Vref1 die Steuerspannungsschwelle Vstref61 der Steuerspannung Vst61. Der vorzugebende Referenzspannungswert Vref1 hängt von der Art des Verbrauchers 5 ab und wird so gewählt, dass er am Verbraucher 5 auftritt, wenn die Steuerspannung Vst61 an der Steuerelektrode des Halbleiterschalters 3-1 etwa ihren Schwellenwert Vstref61 erreicht hat. Der so ermittelte Wert der Steuerspannungsschwelle Vstref61 wird gespeichert, wobei die Speicherung z.B. mittels eines Analog/Digital-Wandlers als Binärwort erfolgen kann. Durch eine zyklische Wiederholung dieser Prozedur werden Toleranzen und Temperaturabhängigkeit der Steuerspannungsschwelle Vstref61 des Halbleiterschalters 3-1 erfasst und im nachfolgenden Sahaltvorgang berücksichtigt.When an appropriate shift is performed, the first measurement and evaluation circuit determines 1h from the comparison of the instantaneous node voltage V1 with a predetermined reference voltage value Vref1, the control voltage threshold Vstref61 of the control voltage Vst61. The reference voltage value Vref1 to be given depends on the type of the consumer 5 and is chosen so that it is at the consumer 5 occurs when the control voltage Vst61 at the control electrode of the semiconductor switch 3-1 has reached its threshold Vstref61. The thus determined value of the control voltage threshold Vstref61 is stored, wherein the storage can be done as a binary word, for example by means of an analog / digital converter. By a cyclic repetition of this procedure tolerances and temperature dependence of the control voltage threshold Vstref61 of the semiconductor switch 3-1 recorded and in the subsequent Sahaltvorgang be taken into account.

Steuerndes erstes Schaltungsteil 1b: Es erfolgt die Bildung der Stromanteile I1, I2, I3, I4, die einerseits durch die Programmierparameter k1, k2, k3, k4 und andererseits durch den Momentanwert der am Halbleiterschalter 3-1 entstehenden Steuerspannung Vst61 bestimmt werden. Die erste Subschaltung 1g bestimmt aus dem Vergleich des Momentanwertes der Steuerspannung Vst61 und der Steuerspannungsschwelle Vstref61 den Zeitpunkt tk3, in dem der Stromanteil I3 abgeschaltet und der Stromanteil I4 zugeschaltet wird.Controlling the first circuit part 1b The current components I1, I2, I3, I4 are formed on the one hand by the programming parameters k1, k2, k3, k4 and on the other hand by the instantaneous value of the semiconductor switch 3-1 resulting control voltage Vst61 be determined. The first subcircuit 1g determined from the comparison of the instantaneous value of the control voltage Vst61 and the control voltage threshold Vstref61 the time t k3 , in which the current component I3 is turned off and the current component I4 is switched on.

Dabei wird der in der ersten Mess- und Bewertungsschaltung 1h ermittelte Wert der Steuerspannungsschwelle Vstref61 um einen Bruchteil m2 (mit 0 < m2 < 1) seines Wertes verkleinert und der verkleinerte Wert mit der momentanen Steuerspannung Vst61 verglichen. It will be the first in the first measurement and evaluation circuit 1h determined value of the control voltage threshold Vstref61 by a fraction m2 (with 0 <m2 <1) reduced its value and compared the reduced value with the current control voltage Vst61.

Der so ermittelte Zeitpunkt tk3, wie auch in den 10 und 11 gezeigt ist, der im ausgangsseitigen Signal Pk3 auf der ersten Zeitpunktsignalleitung 25-1 enthalten ist, ermöglicht es, die Stromanteile I3 und I4 bereits vor Erreichen der Steuerspannungsschwelle Vstref61 des Halbleiterschalters 3-1 ab- bzw. zuzuschalten, d.h. praktisch vorausschauend den Zeitbereich des Schaltvorganges, in dem die Stromkommutierung erfolgt, mit den Stromanteilen I1 und I2 zu steuern.The thus determined time t k3 , as well as in the 10 and 11 is shown in the output side signal Pk3 on the first timing signal line 25-1 is included, allows the current components I3 and I4 before reaching the control voltage threshold Vstref61 of the semiconductor switch 3-1 switch off or close, ie practically predictively the time range of the switching operation in which the current commutation takes place, with the current components I1 and I2 to control.

Das in dir zweiten Subschaltung 1i erzeugte ausgangsseitige Signal Pk6 wird durch Vergleich der momentanen Steuerspannung Vst61 mit der um einen Bruchteil m1 der Steuerspannungsschwelle Vstref61 vergrößerten Steuerspannungsschwelle Vstref61 gewonnen und schaltet die Teilstromquelle I2 zum Zeitpunkt tk2 schaltungsteilübergreifend zu, wenn die momentane Steuerspannung Vst61 größer als die vergrößerte Steuerspannungsschwelle Vstref61 ist.The second subcircuit in you 1i generated output signal Pk6 is obtained by comparing the current control voltage Vst61 with the increased by a fraction m1 of the control voltage threshold Vstref61 control voltage threshold Vstref61 and switches the partial current source I2 at the time t k2 switching part across , when the current control voltage Vst61 is greater than the increased control voltage threshold Vstref61.

Steuerndes zweites Schaltungsteil 1c: Es erfolgt die Bildung der Stromanteile I5 und I6. Die Stromanteile I5 und I6 werden einerseits durch die Programmierparameter k5 und k6 andererseits durch den Momentanwert der am Halbleiterschalter 3-1 entstehenden Steuerspannung Vst61 bestimmt. Die zweite Subschaltung 1i bestimmt aus dem Vergleich des Momentanwertes der Steuerspannung Vst61 und der Steuerspannungsschwelle Vstref61 den Zeitpunkt tk6, wie auch in den 10 und 11 gezeigt ist, in dem der Stromanteil I6 abgeschaltet wird.Controlling the second circuit part 1c : The current components I5 and I6 are formed. The current components I5 and I6 on the one hand by the programming parameters K5 and K6 on the other hand by the instantaneous value of the semiconductor switch 3-1 resulting control voltage Vst61 determined. The second subcircuit 1i determined from the comparison of the instantaneous value of the control voltage Vst61 and the control voltage threshold Vstref61 the time t k6 , as well as in the 10 and 11 is shown in which the current component I6 is turned off.

Dabei wird die in der ersten Mess- und Bewertungsschaltung 1h ermittelte Steuerspannungsschwelle Vstref61 um einen Bruchteil m1 mit 0 ≤ m1 < 1 ihres Wertes vergrößert und der vergrößerte Wert mit dem momentanen Steuerspannungwert Vst61 verglichen.It will be the first in the first measurement and evaluation circuit 1h determined control voltage threshold Vstref61 increased by a fraction m1 with 0 ≤ m1 <1 of their value and compared the increased value with the current control voltage value Vst61.

Der so ermittelte Zeitpunkt tk6, enthalten im ausgangsseitigen Signal Pk6 auf der zweiten Zeitpunktleitung 33-1, ermöglicht es, den Stromanteil I6 bereits vor Erreichen der Steuerspannungsschwelle Vstref61 des Halbleiterschalters 3-1 abzuschalten, d.h. praktisch vor Erreichen des Zeitbereiches des Schaltvorganges den Zeitbereich, in dem die Stromkommutierung erfolgt, mit dem Stromanteil I5 zu steuern.The thus determined time t k6 contained in the output side signal Pk6 on the second timing line 33-1 , allows the current component I6 already before reaching the control voltage threshold Vstref61 of the semiconductor switch 3-1 shut down, ie practically before reaching the time range of the switching operation, the time range in which the current commutation takes place to control with the current component I5.

Erste Speicherschaltung 1d: In der ersten Speicherschaltung 1d werden die Parameter k1, k2, k3, k4, k5, k6 zur Programmierung der Stromanteile I1 bis I6 als Binärworte gespeichert.First memory circuit 1d : In the first memory circuit 1d the parameters k1, k2, k3, k4, k5, k6 are stored as binary words for programming the current components I1 to I6.

Die zweite Mess- und Bewertungsschaltung 2h zur Bestimmung und Speicherung des Wertes der Steuerspannungsschwelle Vstref71 der Low-Side-Schalter 4-1 besteht aus folgenden Bestandteilen: Zweite Mess- und Bewertungsschaltung 2h: Sie ermittelt die Steuerspannungsschwelle Vstref71 aus einem zeitlich zurückliegenden Schaltvorgang, der zunächst die Knotenspannung V1 am Verbraucher 5 bewertet, um festzustellen, ob der gerade ausgeführte Schaltvorgang in der Lage ist, die Steuerspannungsschwelle Vstref71 ermitteln zu können.The second measurement and evaluation circuit 2h for determining and storing the value of the control voltage threshold Vstref71 the low-side switch 4-1 consists of the following components: Second measuring and evaluation circuit 2h : It determines the control voltage threshold Vstref71 from a past time switching operation, the first node voltage V1 at the consumer 5 evaluated to determine whether the currently running switching operation is able to determine the control voltage threshold Vstref71.

Wenn ein zutreffender Schaltvorgang ausgeführt wird, bestimmt die zweite Mess- und Bewertungsschaltung 2h aus dem Vergleich der momentanen Knotenspannung V1 mit einem vorgegebenen Referenzspannungswert Vref11 die Steuerspannungsschwelle Vstref71 der Steuerspannung Vst71. Der vorzugebende Referenzspannungswert Vref11 hängt von der Art des Verbrauchers 5 ab und wird so gewählt, dass er am Verbraucher 5 auftritt, wenn die Steuerspannung Vst71 an der Steuerelektrode des Halbleiterschalters 4-1 erreicht ist. Die so ermittelte Steuerspannungsschwelle Vstref71 wird gespeichert, wobei die Speicherung z.B. mittels eines Analog/Digital-Wandlers als Binärwort erfolgen kann. Durch eine zyklische Wiederholung dieser Prozedur werden Toleranzen und Temperaturabhängigkeit der Steuerspannungssahwelle Vstref71 des Halbleiterschalters 4-1 erfasst und im nachfolgenden Schaltvorgang berücksichtigt.When an appropriate switching operation is performed, the second measurement and evaluation circuit determines 2h from the comparison of the instantaneous node voltage V1 with a predetermined reference voltage value Vref11, the control voltage threshold Vstref71 of the control voltage Vst71. The reference voltage value Vref11 to be given depends on the type of the consumer 5 and is chosen so that it is at the consumer 5 occurs when the control voltage Vst71 at the control electrode of the semiconductor switch 4-1 is reached. The thus determined control voltage threshold Vstref71 is stored, wherein the storage can be done for example by means of an analog / digital converter as a binary word. By a cyclic repetition of this procedure tolerances and temperature dependence of the control voltage Vausf71 of the semiconductor switch 4-1 recorded and taken into account in the subsequent switching process.

Steuerndes erstes Schaltungsteil 2b: Es erfolgt die Bildung der Stromanteile I7, I8, I9, I10, die einerseits durch die Programmierparameter k7, k8, k9, k10 und andererseits durch den Momentanwert der am Halbleiterschalter 4-1 entstehenden Steuerspannung Vst71 bestimmt werden. Die erste Subschaltung 2g bestimmt aus dem Vergleich des Momentanwertes der Steuerspannung Vst71 und der Steuerspannungsschwelle Vstref71 den Zeitpunkt tk9, in dem der Stromanteil I9 abgeschaltet und der Stromanteil I10 zugeschaltet wird. Der Zeitpunkt tk9 entspricht funktionell etwa dem Zeitpunkt tk3 in den 10 und 11.Controlling the first circuit part 2 B The current components I7, I8, I9, I10 are formed on the one hand by the programming parameters k7, k8, k9, k10 and on the other hand by the instantaneous value of the semiconductor switch 4-1 resulting control voltage Vst71 be determined. The first subcircuit 2g determined from the comparison of the instantaneous value of the control voltage Vst71 and the control voltage threshold Vstref71 the time t k9 , in which the current component I9 is turned off and the current component I10 is switched on. The time t k9 ent Functionally speaking about the time t k3 in the 10 and 11 ,

Dabei wird der in der ersten Mess- und Bewertungsschaltung 2h ermittelte Wert der Steuerspannungsschwelle Vstref71 um einen Bruchteil m4 (mit 0 < m4 < 1) seines Wertes verkleinert und der verkleinerte Wert mit der momentanen Steuerspannung Vst71 verglichen.It will be the first in the first measurement and evaluation circuit 2h determined value of the control voltage threshold Vstref71 by a fraction m4 (with 0 <m4 <1) of its value reduced and compared the reduced value with the current control voltage Vst71.

Der so ermittelte Zeitpunkt tk9, enthalten im ausgangsseitigen Signal Pk9 auf der Zeitpunktsignalleitung 25-2, ermöglicht es, die Stromanteile I9 und I10 bereits vor Erreichen der Steuerspannungsschwelle Vstref71 des Halbleiterschalters 4-1 ab- bzw. zuzuschalten, d.h. praktisch vorausschauend den Zeitbereich des Schaltvorganges, in dem die Stromkommutierung erfolgt, mit den Stromanteilen I7 und I8 zu steuern.The thus determined time t k9 included in the output side signal Pk9 on the timing signal line 25-2 , allows the current components I9 and I10 before reaching the control voltage threshold Vstref71 of the semiconductor switch 4-1 switch off or close, ie practically predictively the time range of the switching operation in which the current commutation takes place to control with the current components I7 and I8.

Das in der zweiten Subschaltung 2i erzeugte ausgangsseitige Signal Pk12 wird durch Vergleich der momentanen Steuerspannung Vst71 mit der um einen Bruchteil m3 der Steuerspannungsschweile Vstref71 vergrößerten Steuerspannungaschwelle Vstref71 gewonnen und schaltet die Teilstromquelle I8 schaltungsteilübergreifend zu, wenn die momentane Steuerspannung Vst71 größer als die vergrößerte Steuerspannungsschwelle Vstref71 ist.That in the second subcircuit 2i generated output signal Pk12 is obtained by comparing the instantaneous control voltage Vst71 with the control voltage threshold Vstref71 enlarged by a fraction m3 of the control voltage swing Vstref71, and switching the partial current source I8 on to the switching part when the current control voltage Vst71 is greater than the increased control voltage threshold Vstref71.

Steuerndes zweites Schaltungsteil 2c: Es erfolgt die Bildung der Stromanteile I11 und I12. Die Stromanteile I11 und I12 werden einerseits durch die Programmierparameter k11 und k12 andererseits durch dem Momentanwert der am Halbleiterschalter 4-1 entstehenden Steuerspannung Vst71 bestimmt. Die zweite Subschaltung 2i bestimmt aus dem Vergleich des Momentanwertes der Steuerspannung Vst71 und der Steuerspannungsschwelle Vstref71 den Zeitpunkt tk12, in dem der Stromanteil I12 abgeschaltet wird. Der Zeitpunkt tk12 entspricht funktionell etwa dem Zeitpunkt tk6 in den 10 und 11.Controlling the second circuit part 2c : The current components I11 and I12 are formed. The current components I11 and I12 on the one hand by the programming parameters k11 and k12 on the other hand by the instantaneous value of the semiconductor switch 4-1 resulting control voltage Vst71 determined. The second subcircuit 2i determined from the comparison of the instantaneous value of the control voltage Vst71 and the control voltage threshold Vstref71 the time tk 12 , in which the current component I12 is turned off. The time t k12 corresponds functionally about the time t k6 in the 10 and 11 ,

Dabei wird die in der ersten Mess- und Bewertungsschaltung 2h ermittelte Steuerspannungsschwelle Vstref7x um einen Bruchteil m3 mit 0 ≤ m3 < 1 ihres Wertes vergrößert und der vergrößerte Wert mit dein momentanen Steuerspannungwert Vst71 verglichen.It will be the first in the first measurement and evaluation circuit 2h determined control voltage threshold Vstref7x increased by a fraction m3 with 0 ≤ m3 <1 of their value and compared the increased value with the current control voltage value Vst71.

Der ermittelte Zeitpunkt tk12, enthalten im ausgangsseitigen Signal Pk12 auf der zweiten Zeitpunktleitung 33-2, ermöglicht es, den Stromanteil I12 bereits vor Erreichen der Steuerspannungsschwelle Vstref71 des Halbleiterschalters 4-1 abzuschalten, d.h. praktisch vor Erreichen des Zeitbereiches des Schaltvorganges den Zeitbereich, in dem die Stromkommutierung erfolgt, mit dem Stromanteil I11 zu steuern.The determined time tk12 included in the output side signal Pk12 on the second timing line 33-2 , allows the current component I12 already before reaching the control voltage threshold Vstref71 of the semiconductor switch 4-1 To switch off, ie practically before reaching the time range of the switching operation, the time range in which the current commutation takes place to control with the current component I11.

Zweite Speicherschaltung 2d: In der zweiten Speicherschaltung 2d werden die Parameter k7, k8, k9, k10, kl1, k12 zur Programmierung der Stromanteile I7 bis I12 als Binärworte gespeichert.Second memory circuit 2d : In the second memory circuit 2d the parameters k7, k8, k9, k10, kl1, k12 for programming the current components I7 to I12 are stored as binary words.

Die 6 und 7, die über die Verbindungspunkte I, II, II, IV und V eine Gesamteinrichtung darstellen, zeigen in Verbindung mit 3 in einem Ausführungsbeispiel eine Steuerschaltung 20 in CMOS-Technologie für die Steuerung eines elektronisch kommutierten Motors (Dreipol) 5. Die Gesamteinrichtung wird durch die Spannungsquelle Vb = Vbat (Batteriespannung) gespeist. Die Motorströme werden durch n-Kanal-Leistungs-FETs geschaltet, wobei die Schalt-Transistoren 3-1, 3-2, 3-3 als High-Side-Schalter und die Schalt-Transistoren 4-1, 4-2, 4-3 als Low-Side-Schalter angeordnet sind. Die Steuerung der High-Side-Schalter 3-1, 3-2, 3-3 wird erfindungsgemäß durch die Erzeugung einer Steuerstromsumme in den Ansteuerschaltungen 1-1, 1-2, 1-3 realisiert, während die Ansteuerschaltungen 2-1, 2-2, 2-3 erfindungsgemäß die Erzeugung der Stromsumme zur Steuerung der Low-Side-Schalter 4-1, 4-2, 4-3 realisieren.The 6 and 7 , which represent an overall device via the connection points I, II, II, IV and V, in conjunction with 3 In one embodiment, a control circuit 20 in CMOS technology for the control of an electronically commutated motor (three-pole) 5 , The entire device is powered by the voltage source Vb = Vbat (battery voltage). The motor currents are switched by n-channel power FETs, with the switching transistors 3-1 . 3-2 . 3-3 as a high-side switch and the switching transistors 4-1 . 4-2 . 4-3 are arranged as a low-side switch. The control of the high-side switch 3-1 . 3-2 . 3-3 According to the invention, the generation of a control current sum in the drive circuits 1-1 . 1-2 . 1-3 realized while the drive circuits 2-1 . 2-2 . 2-3 According to the invention, the generation of the current sum for controlling the low-side switch 4-1 . 4-2 . 4-3 realize.

In 6 ist schematisch ein detaillierter Schaltplan der Ansteuerschaltung 1-1 mit Bauelementen zur Erzeugung des Steuerstroms IS = ISEHS, ISAHS für die Steuerelektrode des HS-Schalters 3-1 zum Einschalten und Ausschalten dargestellt.In 6 schematically is a detailed circuit diagram of the drive circuit 1-1 with components for generating the control current I S = I SEHS , I SAHS for the control electrode of the HS switch 3-1 for switching on and off.

Die Funktionsweise besteht darin, dass zur Steuerung des Einschaltvorgangs der High-Side-Schalter 3-x im Stromspiegel 1-8 ein Steuerstrom IS für die Steuerelektrode des High-Side- Schalters 3-x mit x = 1,2,3, ..., n zum Einschalten als eine Summe ISEHS der drei folgenden Stromanteile I1, I2, I3 gebildet wird:

  • a) I1 = k1 = konstant > 0,
  • b) I2 = k2·Vst6x für Vst6x > (Vstref6x + m1·Vstref6x) und I2 = 0 für Vst6x < ((Vstref6x + m1·Vstref6x) mit k2 > 0 und 0 ≤ m1 < 1,
  • c) I3 = k3 für Vst6x < (Vstref6x – m2·Vstref6x) und I3 = 0 für Vst6x > (Vstref6x – m2·Vstref6x) mit k3 > 0 und 0 < m2 < 1,
wobei die Parameter k1 bis k3 wahlweise Variable oder Konstanten und die Terme mit den Bruchteilen m1, m2 auch als Festwerte aus der übergeordneten Programmier-Steuereinheit 10 abforderbar sind. Auf den Steuerstromanteil I4 wird verzichtet.The mode of operation is that for controlling the switch-on of the high-side switch 3-x in the current mirror 1-8 a control current I S for the control electrode of the high-side switch 3-x with x = 1, 2, 3,..., n is formed for switching on as a sum I SEHS of the three following current components I1, I2, I3:
  • a) I1 = k1 = constant> 0,
  • b) I2 = k2 * Vst6x for Vst6x> (Vstref6x + m1 * Vstref6x) and I2 = 0 for Vst6x <((Vstref6x + m1 * Vstref6x) with k2> 0 and 0≤m1 <1,
  • c) I3 = k3 for Vst6x <(Vstref6x - m2 * Vstref6x) and I3 = 0 for Vst6x> (Vstref6x - m2 * Vstref6x) with k3> 0 and 0 <m2 <1,
where the parameters k1 to k3 are either variables or constants and the terms with the fractions m1, m2 also as fixed values from the higher-level programming control unit 10 are requestable. On the control power component I4 is waived.

Die Stromsumme ISEHS wird dann mittels des Stromspiegels 1-8 auf den Stromspiegel 1e geleitet, welcher über die Steuersignalleitung 6-1 direkt die Steuerelektrode des High-Side-Schalters 3-1 bis auf eine Spannung VDHS = Vbat + Vp (mit Vp ca. 10 Volt) aufateuert.The current sum I SEHS is then using the current mirror 1-8 on the current mirror 1e passed, which via the control signal line 6-1 directly the control electrode of the high-side switch 3-1 apart from a voltage VDHS = Vbat + Vp (with Vp approx. 10 Volt).

Die Mess- und Bewertungsschaltung 1h zur Bestimmung und Speicherung des Wertes der Steuerspannungsschwelle Vstref61 der High-Side-Schalter arbeitet in dieser Steuerschaltung 20 wie folgt:
Der Schaltungsteil 1-17 prüft mittels der Konstellation die Signale IN1-1, die Knotenspannung V1 und die Spannung an der Steuerelektrode V6-1, ob ein Schaltvorgang ausgeführt wird, der geeignet ist, die Steuerspannungsschwelle Vstref61 zu bestimmen und gibt mit dem Signal 1-18 bei positivem Prüfergeb nis eine derartige Bestimmung frei. Die Bestimmung der Steuerspannungsschwelle Vstref61 wird mittels des schnellen Komparators 1-16, der die Spannungen V1 und Vref1 vergleicht, und einer damit gesteuerten Sampel & Hold Schaltung realisiert. Der Wert der Steuerspannungsschwelle Vstref61 kann mittels eines ADC – Analog-Digital-Wandlers – und zugehöriger Register gespeichert werden und über einen DAC – Digital-Analog-Wandler – wieder als Analogspannungswert bereitgestellt werden, wobei eine Zeitverzögerung von mindestens einer Schalttaktperiodendauer erzeugt wird. Der so ermittelte Wert kann im nächsten Schaltvorgang wirksam werden. In der Steuerschaltung wird der verkleinerte Wert (Vstref61 – m2·Vstref61) durch einen Spannungsteiler bereitgestellt und dem Komparator 1-03 als Referenzspannung zugeführt. Der Komparator 1-03 kann nun über das AND-Gatter alle Schalter 1-3 öffnen, sobald die Steuerspannung V6-1 = Vst61 diese Referenzspannung überschreitet, und somit den Stromanteil I3 abschalten.The measurement and evaluation circuit 1h for determining and storing the value of the control voltage threshold Vstref61 the high-side switch operates in this control circuit 20 as follows:
The circuit part 1-17 by means of the constellation checks the signals IN1-1, the node voltage V1 and the voltage at the control electrode V6-1, whether a switching operation is carried out which is suitable for determining the control voltage threshold Vstref61 and outputs with the signal 1-18 in the case of a positive test result, such a provision is free. The determination of the control voltage threshold Vstref61 is made by means of the fast comparator 1-16 , which compares the voltages V1 and Vref1, and realizes a Sampel & Hold circuit controlled thereby. The value of the control voltage threshold Vstref61 may be stored by means of an ADC-analog-to-digital converter and associated registers and provided again as an analog voltage value via a DAC digital-to-analog converter producing a time delay of at least one switching clock period. The value thus determined can be effective in the next switching operation. In the control circuit, the reduced value (Vstref61 - m2 * Vstref61) is provided by a voltage divider and the comparator 1-03 supplied as a reference voltage. The comparator 1-03 can now via the AND gate all switches 1-3 open as soon as the control voltage V6-1 = Vst61 exceeds this reference voltage, and thus switch off the current component I3.

Der Stromanteil I2 wird in gleicher Weise zugeschaltet, sobald die Steuerspannung V6-1 die Steuerspannungsschwelle Vstref61 überschreitet. Wenn die Stromanteile I2 und I3 zugeschaltet sind, wird deren Wert durch die jeweils zugeordneten programmierten Registerinhalte bestimmt, die die Schalter 1-3 und 1-4 steuern. Der Stromanteil I2 wird darüber hinaus noch proportional zur Steuerspannung vergrößert. In der Steuerschaltung wird also 0 < m1 < 1 und m2 = 0 gewählt; wodurch die erfindungsgemäße Verkleinerung des Steuerstromes IS bereits zeitlich vor Erreichen der Schwellenspannung des Halbleiterspeichers 3-1 erreicht wird.The current component I2 is switched on in the same way as soon as the control voltage V6-1 exceeds the control voltage threshold Vstref61. When the current components I2 and I3 are switched on, their value is determined by the respectively assigned programmed register contents, which are the switches 1-3 and 1-4 Taxes. The current component I2 is also increased in proportion to the control voltage. In the control circuit, therefore, 0 <m1 <1 and m2 = 0 are selected; whereby the inventive reduction of the control current I S already before reaching the threshold voltage of the semiconductor memory 3-1 is reached.

Der Stromanteil I1 wird über die Schalter 1-5 programmiert und während des gesamten Einschaltvorganges aufrecht erhalten, er dient dem sicheren Einschalten und bestimmt das Steuerstromniveau im Stromsteuerminimum während des Durchlaufene der Schwellenspannung des Halbleiterschalters 3-1.The current component I1 is via the switches 1-5 programmed and maintained throughout the power-up, it is used for safe switching and determines the control current level in Stromsteuerminimum during the passage of the threshold voltage of the semiconductor switch 3-1 ,

Zur Steuerung des Ausschaltvorgangs der High-Side-Schalter 3-x wird im Stromspiegel 1f der Steuerstrom iss für die Steuerelektrode eines HS-Schalters 3-x zum Ausschalten als eine Summe der folgenden Stromanteile I5, I6 gebildet:

  • e) I5 = k5 = konstant > 0
  • f) I6 = k6·Vst6x für Vst6x > (Vstref6x + m1·Vstref6x) und I6 = 0 für Vst6x < (Vstref6x + m1·Vstref6x),
wobei die Parameter k5 und k6 wahlweise Variable oder Konstanten und die Terme mit den Bruchteilen m1, m2 auch als Festwerte aus der übergeordneten Programmier-Steuereinheit 10 abforderbar sind.To control the turn-off of the high-side switch 3-x is in the current mirror 1f the control current iss for the control electrode of an HS switch 3-x for switching off is formed as a sum of the following current components I5, I6:
  • e) I5 = k5 = constant> 0
  • f) I6 = k6 * Vst6x for Vst6x> (Vstref6x + m1 * Vstref6x) and I6 = 0 for Vst6x <(Vstref6x + m1 * Vstref6x),
where the parameters k5 and k6 are either variables or constants and the terms with the fractions m1, m2 also as fixed values from the higher-level programming control unit 10 are requestable.

Die Stromsumme ISAHS wird direkt über den Stromspiegel 1f von der Steuerelektrode des High-Side-Schalters 3-x nach Masse geleitet, wodurch der High-Side-Schalter 3-x ausgeschaltet wird. Das Ausschalten wird durch die High-low-Flanke des Ein-/Ausschaltsignals IN1-1, welches den Schalter 1-15 hochohmig schaltet, gestartet, während die Low-high-Flanke des Ein/Ausschaltsignals IN1-1 über den Inverter 1-10 das Einschalten des High-Side-Schalters 3-x einleitet, indem der Schalter 1-9 hochohmig geschaltet wird.The current sum I SAHS is directly across the current mirror 1f from the control electrode of the high-side switch 3-x to ground, whereby the high-side switch 3-x is turned off. The switch-off is by the high-low edge of the on / off signal IN1-1, which is the switch 1-15 high-resistance switches, started, while the low-high edge of the ON / OFF signal IN1-1 via the inverter 1-10 the switching on of the high-side switch 3-x initiates by the switch 1-9 is switched high impedance.

Zur Steuerung des Einschaltvorgangs der Low-Side-Schalter 4-x wird im Stromspiegel 2-8 der Steuerstrom ISELS für die Steuerelektrode eines Low-Side-Schalters 4-x mit x = 1,2,3, ... zum Einschalten als eine Summe der drei folgenden Stromanteile I7, I8, I9 gebildet:

  • g) I7 = k7 = konstant > 0,
  • h) I8 = k8·Vst7x für Vst7x > (Vstref7x + m3·Vstref7x) und I8 = 0 für Vst7x < (Vstref7x + m3·Vstref7x) mit k8 > 0 und 0 ≤ m3 < 1,
  • i) I9 = k9 für Vst7x < (Vstref7x – m4·Vstref7x) und I9 = 0 für Vst7x > (Vstref7x – m4·Vstref7x) mit k9 > 0 und 0 < m4 < 1,
wobei die Parameter k7, k8, k9 wahlweise Variable oder Konstanten und die Terme mit den Bruchteilen m3, m4 auch als Festwerte aus der übergeordneten Programmier-Steuereinheit 10 abforderbar sind. Auf den Steuerstromanteil I10 wird verzichtet.To control the turn-on of the low-side switch 4-x is in the current mirror 2-8 the control current I SELS for the control electrode of a low-side switch 4-x with x = 1,2,3, ... for switching on as a sum of the three following current components I7, I8, I9 formed:
  • g) I7 = k7 = constant> 0,
  • h) I8 = k8 * Vst7x for Vst7x> (Vstref7x + m3 * Vstref7x) and I8 = 0 for Vst7x <(Vstref7x + m3 * Vstref7x) where k8> 0 and 0≤m3 <1,
  • i) I9 = k9 for Vst7x <(Vstref7x - m4 * Vstref7x) and I9 = 0 for Vst7x> (Vstref7x - m4 * Vstref7x) with k9> 0 and 0 <m4 <1,
where the parameters k7, k8, k9 are either variables or constants and the terms with the fractions m3, m4 also as fixed values from the higher-level programming control unit 10 are requestable. The control current component I10 is dispensed with.

Das Zu- und Abschalten der Ströme I8 und I9 sowie die Bestimmung der Steuerspannungsschwelle Vstref71 erfolgt in gleicher Weise wie bei der Steuerung der Ströme I2 und I3 in der Ansteuerschaltung 1-1 des High-Side-Schalters 3-1, wobei aber die Referenzspannung Vref11 für die Ansteuerschaltung 2-1 des Low-Side-Schalters 4-1 gleich oder nahe der Versorgungsspannung Vb gelegt wird, während er bei der Ansteuerschaltung 1-1 des High-Side-Schalters 3-1 gleich oder nahe Null ist.The switching on and off of the currents I8 and I9 and the determination of the control voltage threshold Vstref71 takes place in the same way as in the control of the currents I2 and I3 in the drive circuit 1-1 the high-side switch 3-1 , but with the reference voltage Vref11 for the drive circuit 2-1 the low-side switch 4-1 is set equal to or near the supply voltage Vb, while in the drive circuit 1-1 the high-side switch 3-1 is equal to or near zero.

Zur Steuerung des Ausschaltvorgangs der Low-Side-Schalter 4-x wird im Stromspiegel 2f der Steuerstrom ISALS für die Steuerelektrode eines Low-Side-Schalters 4-x mit x = 1,2,3, zum Ausschalten als eine Summe der folgenden zwei Stromanteile I11, I12 gebildet:

  • l) I11 = k11 = konstant > 0,
  • m) I12 = k12·Vst7x für Vst7x > (Vstref7x + m3·Vstref7x) und I12 = 0 für Vst7x < (Vstref7x + m3·Vstref7x),
wobei die Parameter k11, k12 wahlweise Variable oder Konstanten und die Terme mit den Bruchteilen m3 auch als Festwerte aus der übergeordneten Programmier-Steuereinheit 10 abforderbar sind.To control the turn-off of the low-side switch 4-x is in the current mirror 2f the control current I SALS for the control electrode of a Low-side switch 4-x with x = 1,2,3, formed to turn off as a sum of the following two current components I11, I12:
  • l) I11 = k11 = constant> 0,
  • m) I12 = k12 * Vst7x for Vst7x> (Vstref7x + m3 * Vstref7x) and I12 = 0 for Vst7x <(Vstref7x + m3 * Vstref7x),
where the parameters k11, k12 are either variables or constants and the terms with the fractions m3 as well as fixed values from the higher-level programming control unit 10 are requestable.

Die Stromsumme ISALS wird direkt über den Stromspiegel 2f von der Steuerelektrode des Low-Side-Schalters 4-1 über die Steuersignalleitung 7-1 nach Masse geleitet, wodurch der Low-Side-Schalter 4-1 ausgeschaltet wird. Das Ausschalten wird durch die High-low-Flanke des Ein-/Ausschaltsignals IN2-1, welches einen Schalter 2-15 hochohmig schaltet, gestartet, während die Low-high-Flanke des Ein-/Ausschaltsignals IN2-1 über den Inverter 2-10 das Einschalten des Low-Side-Schalters 4-1 einleitet, indem ein Schalter 2-9 hochohmig geschaltet wird. Die Ansteuerung der Ansteuerschaltung (des Low-Side-Treibers) 2-1 sichert gleichzeitig ein querstromfreies Schalten im Pfad VDLS-2e-Ausgang(out)-2f-Masse.The current sum I SALS is directly across the current mirror 2f from the control electrode of the low-side switch 4-1 via the control signal line 7-1 passed to ground, creating the low-side switch 4-1 is turned off. The switching off is effected by the high-low edge of the on / off signal IN2-1, which is a switch 2-15 high-impedance switches, started, while the low-high edge of the ON / OFF signal IN2-1 via the inverter 2-10 turning on the low-side switch 4-1 initiates by a switch 2-9 is switched high impedance. The activation of the drive circuit (of the low-side driver) 2-1 at the same time ensures cross-circuit-free switching in the path VDLS-2e output (out) -2f-ground.

Die Programmiereingänge P1-1 bzw. P2-1 werden durch die Adress-, Daten- und Steuerleitungen zum Schreiben und Lesen der Speicherschaltungen (Register) 1d bzw. 2d gebildet.The programming inputs P1-1 and P2-1 are passed through the address, data and control lines for writing and reading the memory circuits (registers). 1d respectively. 2d educated.

Die Funktionen der Teilschaltungen der Ansteuerschaltung 2-x zur Steuerung der/des Low-Side-Schalter/s 4-x sind in analoger Weise zur Ansteuerschaltung 1-x ausgeführt, wobei die low-side-bezogene Dimensionierung und der direkte Massebezug der Steuerspannung Vst7x dementsprechende Ausbildungen der Teilschaltungen erfordern.The Functions of the subcircuits of the drive circuit 2-x for control the low-side switch / s 4-x are analogous to the drive circuit 1-x executed, being the low-side related Dimensioning and the direct ground reference of the control voltage Vst7x require corresponding training of the subcircuits.

Zur Verringerung der Verlustleistung der Gesamteinrichtung ist es möglich, nach Durchlaufen der jeweiligen Schaltflanke der Knotenspannung V1 alle Stromanteile abzuschalten, indem z.B. alle Schalter 2-3, 2-5 und 2-13, 2-14 geöffnet werden und gleichzeitig jeweils ein weiterer Schalter vom Ausgang out nach VDLS bzw. vom Ausgang out nach Masse (nicht eingezeichnet) stromfrei zugeschaltet wird. Ein analoges Vorgehen ist für die Ansteuerschaltung 1-1 möglich.To reduce the power loss of the overall device, it is possible to turn off all current components after passing through the respective switching edge of the node voltage V1, for example, all switches 2-3 . 2-5 and 2-13 . 2-14 be opened and at the same time in each case a further switch from the output out to VDLS or from the output out to ground (not shown) is switched without power. An analogous procedure is for the drive circuit 1-1 possible.

Den Halbleiterschaltern 3-x und 4-x können Dioden parallel geschaltet sein, wenn der Verbraucher 5 einen erheblichen induktiven Anteil enthält. Die Dioden übernehmen unmittelbar nach Beginn des Ausschaltens des anderen am selben Verbraucher-Knoten Vx angeschlossenen Halbleiterschalters den Strom als Freilaufdiode und können nach dem vollständigen Ausschalten des aktiv schaltenden Schalters auch durch Einschalten des parallel dazu liegenden Halbleiterschalters in ihrer Wirkung ersetzt werden bis der Strom durch diesen Halbleiterschalter zu Null geworden ist. Induktivitätsbehaftet kann ein Verbraucher 5 auch auf Grund von ungewollten, parasitären Induktivitäten in der Gesamteinrichtung sein, wie sie z.B. durch Kabel bzw. Verbindungsleitungen gebildet werden.The semiconductor switches 3-x and 4-x diodes can be connected in parallel when the consumer 5 contains a significant inductive component. The diodes take over immediately after the start of turning off the other connected to the same consumer node Vx semiconductor switch the current as a freewheeling diode and can be replaced after switching off the active switching switch by turning on the parallel thereto semiconductor switch in their effect until the current through this Semiconductor switch has become zero. Inductors can be a consumer 5 also be due to unwanted parasitic inductances in the overall device, as they are formed for example by cables or connecting lines.

In 8 sind Spannungsverläufe eines nicht EMV-optimierten Schaltungsvorgangs mit erheblichen hochfrequenten Störungen St auf der Steuerspannung V6-1 und der Knotenspannung V1 dargestellt, nachdem zum Zeitpunt tE die Stromkommutierung ausgelöst worden ist.In 8th voltage curves are a non-EMC optimized circuit process with significant high-frequency interference St on the control voltage V6-1 and the node voltage V1 shown after the Zeitpunt t E, the commutation has been triggered.

In 9 sind Spannungsverläufe der Steuerspannung V6-1 und der Knotenspannung V1 mit der erfindungsgemäßen Steuerschal tung 1 mit einem EMV-optimierten Verhalten infolge des wie oben beschriebenen Steuerstroms ISEHS, der der Steuerelektrode des Halbleiters 3-1 zugeführt wird, ohne Störungsschwingungen dargestellt.In 9 are voltage waveforms of the control voltage V6-1 and the node voltage V1 with the control scarf invention 1 with an EMC-optimized behavior as a result of the above-described control current I SEHS , that of the control electrode of the semiconductor 3-1 is supplied, shown without interference oscillations.

In 10 sind die Zeitverläufe der Steuerspannung V6-1 auf der Steuersignalleitung 6-1, der Knotenspannung V1 am Verbraucher 5 sowie des Ein/Ausschaltsignals IN1-1 dargestellt.In 10 are the timing of the control voltage V6-1 on the control signal line 6-1 , the node voltage V1 at the consumer 5 and the on / off signal IN1-1.

In 11 ist der zu 10 parallele Zeitverlauf des Steuerstroms IS = I6-1, d.h. des Steuerstroms ISEHS beim Einschalten und des Steuerstroms ISAHS beim Ausschalten, auf der Steuersignalleitung 6-1 am Ausgang der Ansteuerschaltung 1-1 für einen High-Side-Schalter 3-1, stellvertretend für alle Ansteuerschaltungen 1-x und High-Side-Schalter 3-x, dargestellt.In 11 is that too 10 parallel time course of the control current I S = I6-1, ie the control current I SEHS when switching on and the control current I SAHS when switching off, on the control signal line 6-1 at the output of the drive circuit 1-1 for a high-side switch 3-1 , representative of all drive circuits 1-x and high-side switch 3-x, shown.

Die 10 und 11 werden im Folgenden gemeinsam betrachtet. Der Einschaltzeitpunkt tE vor der Stromkommutierung wird durch das Ein/Ausschaltsignal IN1-1 in 10 vorgegeben. Kurz darauf beginnen die Steuerspannung V6-1 und der Einschaltsteuerstrom ISEHS auf der Steuersignalleitung 6-1 des Halbleiterschalters 3-1 zu steigen, wie in 11 gezeigt ist, wobei der maximale Steuerstrom ISEHS sich aus den beiden Stromanteilen I1 + I2 bildet. Der Steuerstrom ISEHS wird zum Zeitpunkt tk3 auf ein Minimum – auf den Stromanteil I1 – verringert und hat damit bereits vor Beginn der Stromkommutierung den niedrigsten Wert I1. Die Stromkommutierung beginnt im Bereich zwischen den Zeitpunkten tk3 und tV1 und ist vor dem Zeitpunkt tk2, an dem der Steuerstrom ISEHS mit den Stromanteilen I1 + I2 beginnt zu steigen, im Wesentlichen wieder abgeschlossen. Dadurch entstehen keine elektromagnetischen Störungsschwingungen, wie sie in 8 als Stand der Technik gezeigt sind. Zum Zeitpunkt tV1, hat die Knotenspannung V1 am Verbraucher 5 den Wert Null und dient dort zur Bestimmung der Referenzsteuerspannung Vstref61 auf der Spannungskurve V6-1 in Verbindung mit dem aus der Pro grammier-Steuereinheit 10 vorgegebenen Referenzspannungswert Vref1.The 10 and 11 will be considered together below. The switch-on time t E before the current commutation is determined by the on / off signal IN1-1 in 10 specified. Shortly thereafter, the control voltage V6-1 and the turn-on control current I SEHS start on the control signal line 6-1 of the semiconductor switch 3-1 to rise, as in 11 is shown, wherein the maximum control current I SEHS is formed from the two current components I1 + I2. The control current I SEHS is reduced at the time t k3 to a minimum - to the current component I1 - and thus has the lowest value I1 even before the start of the current commutation. The current commutation begins in the range between the times t k3 and t V1 and is substantially completed before the time t k2 at which the control current I SEHS begins to rise with the current components I1 + I2. As a result, no electromagnetic interference vibrations, as in 8th are shown as prior art. At time t V1 , the nodule chip has V1 at the consumer 5 the value zero, where it serves to determine the reference control voltage Vstref61 on the voltage curve V6-1 in conjunction with the programmer from the control unit 10 predetermined reference voltage value Vref1.

Die gleiche Situation tritt bei dem Ausschaltvorgang auf. Der Ausschaltvorgang wird in 10 mit dem Signal IN1-1 zum Zeitpunkt tA gestartet. Der Steuerstrom ISAHS steigt auf ein absolutes Maximum mit den Stromanteilen I5 + I6 und verringert sich dann auf den minimalen Stromanteil I5. Die Stromkommutierung beginnt etwa zum Zeitpunkt tk6. Während der Stromkommutierung liegt damit der geringe Steuerstrom I5 vor, so dass auch hier keine nachträglichen Störungsschwingungen auftreten können.The same situation occurs at the turn-off. The switch-off process is in 10 started with the signal IN1-1 at the time t A. The control current I SAHS rises to an absolute maximum with the current components I5 + I6 and then decreases to the minimum current component I5. The current commutation starts at about the time t k6 . During current commutation, the low control current I5 is thus present, so that here too no subsequent disturbance oscillations can occur.

Eine analoge Situation ist in den Ansteuerschaltungen 2-x für die Low-Side-Schalter 4-x gegeben, deren wesentliche Zeitpunkte tk9 und tk12, die weitgehend den Zeitpunkten tk3 und tk6 entsprechen, darstellen.An analogous situation is given in the drive circuits 2-x for the low-side switches 4-x, whose essential times t k9 and t k12 , which largely correspond to the times t k3 and t k6 represent.

11
erste Steuerschaltungfirst control circuit
1-11-1
erste Ansteuerschaltungfirst drive circuit
1a1a
erste Steuersignalschaltungfirst Control signal circuit
1b1b
erstes Schaltungsteil zum Einschaltenfirst Circuit part for switching on
1c1c
zweite Schaltungsteil zum Ausschaltensecond Circuit part for switching off
1d 1d
erste Speicherschaltungfirst memory circuit
1e1e
erste steuernde Stromquellefirst controlling power source
1f1f
zweite steuernde Stromquellesecond controlling power source
1g1g
erste Subschaltungfirst subcircuit
1h1h
erste Mess- und Bewertungsschaltungfirst Measurement and evaluation circuit
2-12-1
zweite Ansteuerschaltungsecond drive circuit
2a2a
zweite Steuersignalschaltungsecond Control signal circuit
2b2 B
erstes steuerndes Schaltungsteil zum Einschaltenfirst controlling circuit part for switching
2c2c
zweites steuerndes Schaltungsteil zum Ausschaltensecond controlling circuit part for switching off
2d2d
zweite Speicherschaltungsecond memory circuit
2e2e
erste steuernde Stromquellefirst controlling power source
2f2f
zweite steuernde Stromquellesecond controlling power source
2g2g
erste Subschaltungfirst subcircuit
2h2h
zweite Mess- und Bewertungsschaltungsecond Measurement and evaluation circuit
2i2i
zweite Subschaltungsecond subcircuit
3-x3-x
HalbleiterschalterSemiconductor switches
4-x4-x
HalbleiterschalterSemiconductor switches
55
Verbraucher, MotorConsumer, engine
6-x6-x
SteuersignalleitungControl signal line
7-x7-x
SteuersignalleitungControl signal line
1010
Programmier-SteuereinheitProgramming the control unit
11-111-1
erste Knotenspannungsleitungfirst Node voltage line
11-211-2
zweite Knotenspannungsleitungsecond Node voltage line
11-311-3
dritte Knotenspannungsleitungthird Node voltage line
12-x12-x
Ausgangsleitung der übergeordnetenoutput line the parent
Programmier-SteuereinheitProgramming the control unit
13-x13-x
Ausgangsleitung der übergeordnetenoutput line the parent
Programmier-SteuereinheitProgramming the control unit
14-x14-x
Ausgangsleitung der übergeordnetenoutput line the parent
Programmier-SteuereinheitProgramming the control unit
15-x15-x
RücksignalleitungReturn signal line
16-116-1
Daten- und SteuerleitungenDates- and control lines
17-117-1
Daten- und SteuerleitungenDates- and control lines
1818
zweite Steuerschaltungsecond control circuit
1919
H-BrückeH-bridge
2020
dritte Steuerschaltungthird control circuit
2121
B6-BrückeB6 bridge
2222
erste Halbbrückefirst half bridge
2323
zweite Halbbrückesecond half bridge
2424
dritte Halbbrückethird half bridge
25-125-1
erste Zeitpunktsignalleitungfirst Timing signal line
2626
TeilstromquellePartial current source
2727
TeilstromquellePartial current source
2828
TeilstromquellePartial current source
2929
TeilstromquellePartial current source
3030
TeilstromquellePartial current source
3131
TeilstromquellePartial current source
32-132-1
erste Summationsleitungfirst Summation line
33-133-1
zweite Zeitpunktsignalleitungsecond Timing signal line
34-134-1
zweite Summationsleitungsecond Summation line
3535
TeilstromquellePartial current source
3636
TeilstromquellePartial current source
3737
TeilstromquellePartial current source
3838
TeilstromquellePartial current source
3939
TeilstromquellePartial current source
4040
TeilstromquellePartial current source
1-81-8
Stromspiegelcurrent mirror
1-151-15
Schalterswitch
1-101-10
Inverterinverter
1-91-9
Schalterswitch
2-152-15
Schalterswitch
2-102-10
Inverterinverter
2-92-9
Schalterswitch
2-12-1
Low-Side-TreiberLow-side driver
2-32-3
Schalterswitch
2-42-4
Schalterswitch
2-52-5
Schalterswitch
2-132-13
Schalterswitch
2-142-14
Schalterswitch
I1I1
Stromanteilcurrent portion
I2I2
Stromanteilcurrent portion
I3I3
Stromanteilcurrent portion
I4I4
Stromanteilcurrent portion
I5I5
Stromanteilcurrent portion
I6I6
Stromanteilcurrent portion
I7I7
Stromanteilcurrent portion
I8I8
Stromanteilcurrent portion
I9I9
Stromanteilcurrent portion
I10I10
Stromanteilcurrent portion
I11I11
Stromanteilcurrent portion
I12I12
Stromanteilcurrent portion
Vst6xVst6x
Steuerspannung an der Steuerelektrodecontrol voltage at the control electrode
Vst7xVst7x
Steuerspannung an der Steuerelektrodecontrol voltage at the control electrode
Vstref6xVstref6x
SteuerspannungsschwelleControl voltage threshold
Vstref7xVstref7x
SteuerspannungsschwelleControl voltage threshold
Vstref61Vstref61
SteuerspannungsschwelleControl voltage threshold
Vstref71Vstref71
SteuerspannungsschwelleControl voltage threshold
VbVb
Batteriespannungbattery voltage
VxVx
Knotenspannung am Verbrauchernode voltage at the consumer
VrefxxVrefxx
Referenzspannungreference voltage
VrefxVrefx
Referenzspannungreference voltage
k1k1
Programmierparameterprogramming parameters
k2k2
Programmierparameterprogramming parameters
k3k3
Programmierparameterprogramming parameters
k4k4
Programmierparameterprogramming parameters
k5k5
Programmierparameterprogramming parameters
k6k6
Programmierparameterprogramming parameters
k7k7
Programmierparameterprogramming parameters
k8k8
Programmierparameterprogramming parameters
k9k9
Programmierparameterprogramming parameters
k10k10
Programmierparameterprogramming parameters
k11k11
Programmierparameterprogramming parameters
k12k12
Programmierparameterprogramming parameters
P1-xP1-x
Eingang für Programmierparameterentrance for programming parameters
P2-xP2 x
Eingang für Programmierparameterentrance for programming parameters
IN1-xIN 1-x
Ein-/AusschaltsignaleingangInput / Ausschaltsignaleingang
IN2-xIN2-x
Ein-/AusschaltsignaleingangInput / Ausschaltsignaleingang
VDHSVDHS
Spannungtension
VDLSVDLS
Spannungtension
Pk3Pk3
Signalsignal
Pk2Pk2
Signalsignal
Pk6PK6
Signalsignal
Pk9PK9
Signalsignal
Pk12pk12
Signalsignal
tE t E
Einschaltzeitpunktswitch-on
tA t A
Ausschaltzeitpunktoff time
tk t k
Zeitpunkttime
IS I S
Steuerstrom im Allgemeinen an der Steuerelektrodecontrol current generally at the control electrode
ISEHS, ISAHS I SEHS, I SAHS
Eingangsstrom der Steuerelektrode am HS-Schalterinput current the control electrode on the HS switch
ISELS, ISALS I SELS , I SALS
Eingangsstrom der Steuerelektrode am LS-Schalterinput current the control electrode on the LS-switch

Claims (16)

Steuerschaltung zum Betreiben geschalteter elektrischer Verbraucher, die zwischen einem positiven Versorgungspotential und mieses angeordnet sind, mit mindestens einem Halbleiterschalter, dem eine Ansteuerschaltung einschließlich einer Steuersignalübergabeschaltung zugeordnet ist, die ausgangsseitig über eine Steuersignalleitung zur Weiterleitung eines Steuerstromes IS mit der Steuerelektrode des Halbleiterschalters verbunden ist, wobei der Ansteuerschaltung eine übergeordnete Programmier-Steuereinheit vorgeschaltet ist und eingangsseitig eine vom Verbraucher aus verlaufende Knotenspannungsieitung zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansteuerschaltung (1-x, 2-x, mit x = 1,2, 3, ..., n) des Halbleiterschalters (3-x, 4-x) eine Mess- und Bewertungsschaltung (1h, 2h) zugeordnet ist, die eingangsseitig mit der eine Knotenspannung Vx aufweisenden Knotenspannungsleitung (11-x) und mit einer mit der Steuersignalleitung (6-x, 7-x) verbundenen, eine Steuerspannung Vst6x, Vst7x aufweisenden Rücksignalleitung (15-x) sowie über eine Leitung (14-x) zur Übermittlung einer Referenzspannung Vrefx, Vrefxx seit der übergeordneten Programmier-Steuereinheit (10) derart in Verbindung steht, dass die Mess- und Bewertungsschaltung (1h, 2h) ein Steuerspannungsschwellensignal Vstreff6x, Vstref7x erzeugt, das ausgangsseitig über eine Steuerspannungsschwellenleitung (17-x) zumindest an die Steuersignalübergabeschaltung (1a, 2a) weiterleitbar und damit ein einer Stromkommutierung am Verbraucher (5) vorgelagerter Zeitpunkt zur Auslösung der Minimierung des Steuerstroms IS auf der Steuersignalleitung (6-x, 7-x) einstellbar ist.Control circuit for operating switched electrical loads, which are arranged between a positive supply potential and mieses, with at least one semiconductor switch, which is associated with a drive circuit including a control signal transfer circuit, which is connected on the output side via a control signal line for forwarding a control current I S to the control electrode of the semiconductor switch, wherein the control circuit is preceded by a higher-level programming control unit and the input side is supplied to a node voltage line running from the load, characterized in that the drive circuit (1-x, 2-x, with x = 1,2, 3, ..., n ) of the semiconductor switch (3-x, 4-x) is associated with a measuring and evaluation circuit (1h, 2h), the input side with a node voltage Vx having node voltage line (11-x) and one with the control signal line (6-x, 7-x), a control voltage Vst6x, Vst7x having a return signal line (15-x) and via a line (14-x) for transmitting a reference voltage Vrefx, Vrefxx since the higher-level programming control unit ( 10 ) in such a way that the measurement and evaluation circuit ( 1h . 2h ) generates a control voltage threshold signal Vstreff6x, Vstref7x, the output side via a control voltage threshold line (17-x) at least to the control signal transfer circuit ( 1a . 2a ) and thus a Stromkommutierung the consumer ( 5 ) upstream time for triggering the minimization of the control current I S on the control signal line (6-x, 7-x) is adjustable. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerschaltung (1-x, 2-x) – die Steuersignalübergabeschaltung (1a, 2a), die ein Paar den Schaltzustand des Halbleiterschalters (3-x, 4-x) steuernde, gesteuerte Stromquellen (1e, 1f, 2e, 2f) enthält, die ausgangsseitig über die Steuersignalleitung (6-x, 7-x) mit der Steuerelektrode des Halbleiterschalters (3-x, 4-x) verbunden sind, – zwei steuernde Schaltungsteile (1b, 1c, 2b, 2c), von denen das jeweils erste Schaltungsteil (1b, 2b) ausgangsseitig mit der jeweils erstem Stromquelle (1e, 2e) und das jeweils zweite Schaltungsteil (1c, 2c) ausgangsseitig mit der jeweils zweiten Stromquelle (1f, 2f) verbunden sind, und – eine Speicherschaltung (1d, 2d), die eingangsseitig mit der übergeordneten Programmier-Steuereinheit (10) über eine Leitung (12-x) zur Übermittlung von Programmierparametern k, die zur Ausbildung von Stromanteilen für die Bildung des Steuerstroms IS für die Steuerelektrode des Halbleiterschalters (3-x, 4-x) dienen, verbunden ist und die ausgangsseitig mit den steuernden Schaltungsteilen (1b, 1c, 2b, 2c) über Daten- und Steuerleitungen (16-1, 16-2, 17-1, 17-2) in Verbindung steht, enthält.Control circuit according to claim 1, characterized in that the drive circuit (1-x, 2-x) - the control signal transfer circuit ( 1a . 2a ), a pair of controlled switching state of the semiconductor switch (3-x, 4-x), controlled current sources ( 1e . 1f . 2e . 2f ), the output side via the control signal line (6-x, 7-x) to the control electrode of the semiconductor switch (3-x, 4-x) are connected, - two controlling circuit parts ( 1b . 1c . 2 B . 2c ), of which the respective first circuit part ( 1b . 2 B ) on the output side with the respectively first current source ( 1e . 2e ) and the respective second circuit part ( 1c . 2c ) on the output side with the respective second current source ( 1f . 2f ), and - a memory circuit ( 1d . 2d ) on the input side with the higher-level programming control unit ( 10 ) via a line (12-x) for the transmission of programming parameters k, which serve to form current components for the formation of the control current I S for the control electrode of the semiconductor switch (3-x, 4-x) is connected and the output side with the controlling circuit parts ( 1b . 1c . 2 B . 2c ) via data and control lines ( 16-1 . 16-2 . 17-1 . 17-2 ). Steuerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mess- und Bewertungsschaltung (1h, 2h) eingangsseitig sowohl mit der Leitung (14-x) zur Übermittlung der Re ferenzspannung Vrefx, Vrefxx als auch mit einer Ein/Ausschalt-Steuerleitung (13-x), mit der Knotenspannungsleitung (11-x) sowie mit der Steuersignalleitung (6-x; 7-x) zur Steuerelektrode des Halbleiterschalters (3-x; 4-x) über die die Steuerspannung Vst6x, Vst7x aufweisende Rücksignalleitung (15-x) verbunden ist, wobei die Mess- und Bewertungsschaltung (1h; 2h) ausgangsseitig über die Steuerspannungsschwellenleitung (17-x) zur Übermittlung des darin erzeugten Steuerspannungsschwellensignals Vstref6x; Vstref7x an die steuernden Schaltungsteile (1b, 1c; 2b, 2c) an Verindung steht.Control circuit according to claim 2, characterized in that the measuring and evaluation circuit ( 1h . 2h ) on the input side both with the line (14-x) for transmitting the Re reference voltage Vrefx, Vrefxx and with an on / off control line (13-x), with the node voltage line (11-x) and with the control signal line (6-x 7-x) is connected to the control electrode of the semiconductor switch (3-x; 4-x) via the return signal line (15-x) having the control voltage Vst6x, Vst7x, the measuring and evaluation circuit ( 1h ; 2h ) on the output side via the control voltage threshold line (17-x) for transmitting the control voltage threshold signal Vstref6x generated therein; Vstref7x to the controlling circuit parts ( 1b . 1c ; 2 B . 2c ) is connected. Steuerschaltung nach vorhergehendem Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass Verbindungen seitens der Rücksignalleitung (15-1; 15-2) mit den Eingängen der steuernden Schaltungsteile (1b, 1c; 2b, 2c) vorhanden sind.Control circuit after previous on Claim 2 or 3, characterized in that connections on the part of the return signal line ( 15-1; 15-2 ) with the inputs of the controlling circuit parts ( 1b . 1c ; 2 B . 2c ) available. Steuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die steuernden Schaltungsteile (1b, 1c, 2b, 2c) Subschaltungen (1g, 1i, 2g, 2i) enthalten, wobei die erste Subschaltung (1g, 2g) des steuernden ersten Schaltungsteils (1b, 2b) eingangsseitig mit der Mess- und Bewertungsschaltung (1h, 2h) über die Steuerspannungsschwellenleitung (17-x) sowie mit der Rücksignalleitung (15-x) und der Ein-/Ausschalt-Steuerleitung (13-x) verbunden sowie ausgangsseitig aber eine erste Zeitpunktsignalleitung (25-x) an zwei Teilstromquellen (26, 27, 37, 38) angeschlossen ist und wobei die zweite Subschaltung (1i, 2i) des steuernden zweiten Schaltungsteils (1c, 2c) eingangsseitig mit der Mess- und Bewertungs schaltung (1h, 2h) über die Steuerspannungsschwellenleitung (17-x) sowie mit der Rücksignalleitung (15-x) und der Ein- /Ausschalt-Steuerleitung (13-x) verbunden und ausgangsseitig über eine zweite Zeitpunktsignalleitung (33-x) an eine Teilstromquelle (31, 40) angeschlossen ist und wobei die zweite Zeitpunktsignelleitung (33-x) an eins Teilstromquelle (28, 36) des steuernden ersten Schaltungsteils (1b, 2b) schaltungsteilübergreifend abgezweigt geführt ist.Control circuit according to one of the preceding claims 2 to 4, characterized in that the controlling circuit parts ( 1b . 1c . 2 B . 2c ) Subcircuits ( 1g . 1i . 2g . 2i ), the first subcircuit ( 1g . 2g ) of the controlling first circuit part ( 1b . 2 B ) on the input side with the measuring and evaluation circuit ( 1h . 2h ) via the control voltage threshold line (17-x) as well as with the return signal line (15-x) and the on / off control line (13-x) and on the output side but a first timing signal line (25-x) at two partial current sources ( 26 . 27 . 37 . 38 ) and wherein the second subcircuit ( 1i . 2i ) of the controlling second circuit part ( 1c . 2c ) on the input side with the measuring and evaluation circuit ( 1h . 2h ) via the control voltage threshold line (17-x) and with the return signal line (15-x) and the on / off control line (13-x) and connected on the output side via a second timing signal line (33-x) to a partial current source ( 31 . 40 ) and wherein the second timing signal line (33-x) to a partial current source ( 28 . 36 ) of the controlling first circuit part ( 1b . 2 B ) is diverted across branches of the circuit. Verfahren zum Betreiben geschalteter elektrischer Verbraucher, die zwischen einem positiven Versorgungspotential und Masse angeordnet sind, mit mindestens einem Halbleiterschalter, dem eine Ansteuerschaltung einschließlich einer Steuersignalübergabeschaltung zugeordnet ist, die ausgangsseitig über eine Steuersignalleitung zur Weiterleitung eines Steuerstromes IS mit der Steuerelektrode des Halbleiterschelters verbunden ist, wobei der Ansteuerschaltung eine übergeordnete Programmier-Stauereinheit vorgeschaltet ist und eingangsseitig eine vom Verbreucher aus verlaufende Knotenspannungsleitung zur Steuerung von zwei Stromquellen in der Steuersignalübergabeschaltung zugeführt ist, mit einer Steuerschaltung nach vorhergehenden Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerschaltung (1-x; 2-x) ein eabgezweigtes, rückgeführtes Steuerspannungssignal Vst6x, Vst7x von der Steuerelektrode des Halbleiters (3-x, 4-x, mit x = 1,2,3, ... n) zur zusätlichen Steuerung der steuernden Stromquellen (1e, 1f; 2e, 2f) derart erhält, dass eine zeitvorlaufende Operation vorgeshen wird, bei der das Schaltverhalten aus einem vorausgegengenen Schaltvorgang für den aktuell auszuführenden Schaltvorgang genutzt wird und dabei die Steuer stromverkleinerung bereits zeitlich vor beginn der Stromkommutierung eingeleitet wird.Method for operating switched electrical consumers, which are arranged between a positive supply potential and ground, with at least one semiconductor switch, which is associated with a drive circuit including a control signal transfer circuit, which is connected on the output side via a control signal line for forwarding a control current I S to the control electrode of the semiconductor switch, wherein the control circuit is connected upstream of a higher-level programming jam unit and the input side is supplied from the Verbreucher node voltage line for controlling two current sources in the control signal transfer circuit, with a control circuit according to any preceding claims 1 to 5, characterized in that the drive circuit (1-x; 2-x) an isolated, returned control voltage signal Vst6x, Vst7x from the control electrode of the semiconductor (3-x, 4-x, with x = 1,2,3, ... n) for additional control of the steu generate power sources ( 1e . 1f ; 2e . 2f ) receives such a way that a time-leading operation is provided, in which the switching behavior is used from a gegengegengenen switching operation for the currently executing switching operation while the current reduction control is already initiated in time before the current commutation. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerstrom IS = ISEHS, ISAHS, ISALS des jeweils aktiv schaltenden Halbleiterschalters (3-x, 4-x) bzw. die Steuerströme der jeweils aktiv schaltenden Halbleiterschalter (3-x, 4-x) durch die eigene Steuerspanung Vst6x, Vst7x des Halbleiterschalters (3-x, 4-x) oder einer von dieser Spannung bzw. diesen Spannungen abgeleiteten Größe bzw. Größen gesteuert wird bzw. werden, dass dessen bzw. deren innere zum Schalten erforderlichen Ladungsträgerinjektions- bzw. extraktions- und Rekombinationszeitabläufe insbezondere im Zeitabschnitt des Stromübernahme nur so schnell ablaufen, dass die Gesamteinrichtung, bestehend aus Verbraucher (5) und aus Steuerschaltung (1, 18, 20), störarm bleibt und in den übrigen Zeitintervallen des Schaltvorgangs deutlich schneller esfolgt, um die gesamte Dauer des Schaltvorgangs gering zu halten und damit die Schaltverluste zu optimieren.A method according to claim 6, characterized in that the control current I S = I SEHS , I SAHS , I SALS of each active switching semiconductor switch (3-x, 4-x) or the control currents of each active switching semiconductor switch (3-x, 4-x) is controlled by its own control voltage Vst6x, Vst7x of the semiconductor switch (3-x, 4-x) or a quantity or quantities derived from this voltage or these voltages, or that its or their inner one is to be switched required charge carrier injection or extraction and Rekombinationszeitabläufe esp. In the period of power take-off only so fast expire that the overall device consisting of consumers ( 5 ) and control circuit ( 1 . 18 . 20 ), remains disturbing and in the remaining time intervals of the switching operation is much faster, in order to keep the total duration of the switching process low and thus to optimize the switching losses. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine zeitvorlaufende Operation zur Verkleinerung des Steuerstromes IS = ISEHS, ISELS beim Einschalten des Halbleiterschalters (3-x, 4-x) bereits vor Erreichen des Stromkommutierungsvorganges im Verbraucher (5) vorgenommen wird, indem während eines vorangegangenenSchaltvorganges die Steuerspannungsschwelle Vstref6x; Vstref7x des Halbleiterschalters (3-x, 4-x) ermittelt und gespeichert wird, wobei die ermittelte Steuerspannungsschwelle Vstref6x; Vstref7x um einen Bruchteil m (0 < m < 1) ihres Wertes verringert wird und mit Erreichen der verringerten Steuerspannungsschwelle durch die Steuerspannung Vst6x, Vst7x ein Steuerstromanteil während des aktuellen Schaltvorganges abgeschaltet wird, wobei die verringerte Steuerspannungsschwelle einer Steuerspannung Vst6x, Vst7x entspricht, bei der der Halbleiterschalter (3-x, 4-x) noch nicht durchgeschaltet ist.A method according to claim 6, characterized in that a time-leading operation for reducing the control current I S = I SEHS , I SELS when switching on the semiconductor switch (3-x, 4-x) before reaching the Stromkommutierungsvorganges in the consumer ( 5 ) by, during a preceding switching operation, setting the control voltage threshold Vstref6x; Vstref7x the semiconductor switch (3-x, 4-x) is detected and stored, wherein the determined control voltage threshold Vstref6x; Vstref7x is reduced by a fraction m (0 <m <1) of its value, and when the reduced control voltage threshold is switched off by the control voltage Vst6x, Vst7x, a control current component during the current switching operation, the reduced control voltage threshold corresponding to a control voltage Vst6x, Vst7x, at the the semiconductor switch (3-x, 4-x) is not turned on. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass je nach verwendetem Halbleiterschalter (3-x, 4-x) eine Vergrößerung der Steuerspannungsschwelle Vstref6x, Vstref7x vorgenommen wird, wenn die dazu gehörige größere Steuerspannung Vst6x, Vst7x einem noch nicht durchgeschalteten Arbeitspunkt der Halbleitercharakteristik entspricht.Method according to claim 8, characterized in that that depending on the used semiconductor switch (3-x, 4-x) an enlargement of the Control voltage threshold Vstref6x, Vstref7x is made when the Associated larger control voltage Vst6x, Vst7x an operating point not yet switched through Semiconductor characteristic corresponds. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine zeitvorlaufende Operation zur Verkleinerung des Steuerstromes IS = ISAHS, ISALS beim Ausschalten des Halbleiterschalters (3-x, 4-x) bereits vor Erreichen des Stromkommutierungsvorganges im Verbraucher (5) vorgenommen wird, indem während eines vorangegangenen Schaltvorganges die Steuerspannungsschwelle Vstref6x, Vstref7x des Halbleiterschalters (3-x, 4-x) ermittelt und gespeichert wird, wobei die ermittelte Steuerspannungsschwelle Vstref6x, Vstref7x um einen Bruchteil m (0 ≤ m < 1) ihres Wertes vergrößert wird und mit Erreichen der vergrößerten Steuerspannungsschwelle durch die Steuerspannung Vst6x, Vst7x ein Steuerstromanteil während des aktuellen Schaltvorganges abgeschaltet wird, wobei die vergrößerte Steuerspannungsschwelle einer Steuerspannund Vst6x, Vst7x des halbleiterschalterd (3-x, 4-x) entspricht, bei der der Halbleiterschalter (3-x, 4-x) noch durchgeschaltet ist.A method according to claim 6, characterized in that a time-leading operation for reducing the control current I S = I SAHS , I SALS when turning off the semiconductor switch (3-x, 4-x) before reaching the Stromkommutierungsvorganges in the consumer ( 5 ) is determined by the control voltage threshold Vstref6x, Vstref7x the semiconductor switch (3-x, 4-x) is determined and stored during a previous switching, wherein the determined control voltage threshold Vstref6x, Vstref7x by a fraction m (0 ≤ m <1) of their value is increased and with reaching the increased control voltage threshold is switched off by the control voltage Vst6x, Vst7x a control current component during the current switching operation, wherein the increased control voltage threshold corresponds to a control voltage and Vst6x, Vst7x of the semiconductor switch (3-x, 4-x), at which the semiconductor switch (3-x, 4-x) is still switched through. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass je nach verwendetem Halbleiterschalter (3-x, 4-x) eine Verkleinerung der Steuerspannungsschwelle Vstref6x, Vstref7x vorgenommen wird, wenn die dazu gehörige kleinere Steuerspannung Vst6x,Vst7x einem noch durchgeschalteten Arbeitspunkt der Halbleiterschaltercharakteristik entspricht.Method according to claim 10, characterized in that that depending on used semiconductor switch (3-x, 4-x) a reduction the control voltage threshold Vstref6x, Vstref7x is made, if the associated smaller control voltage Vst6x, Vst7x still switched through Operating point of the semiconductor switch characteristic corresponds. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerstrom IS = ISEHS für die Steuerelektrode eines High-Side-Schalters (3-x; mit x = 1,2,3, ..., n) zum Einschalten als eine Summe von mindestens zwei der folgenden Stromanteile I1, I2, I3, I4 gebildet wird: a) I1 = k1 = konstant > 0, b) I2 = k2·Vst6x für Vst6x > (Vstref6x + m1·Vstref6x) und I2 = 0 für Vst6x < ((Vstref6x + m1·Vstref6x) mit k2 > 0 und 0 ≤ m1 < 1, c) I3 = k3 für Vst6x < (Vstref6x – m2·Vstref6x) und I3 = 0 für Vst6x > (Vstref6x – m2·Vstref6x) mit k3 > 0 und 0 < m2 < 1, d) I4 = –k4 = konstant < 0 für Vst6x > (Vtref6x – m2·Vstref6x), wobei die Parameter k1 bis k4 wahlweise Variable oder Konstanten und die Terme mit den Bruchteilen m1, m2 auch als Festwerte aus der übergeordneten Programmier-Steuereinheit (10) abforderbar sind.Method according to one of the preceding claims 6 to 11, characterized in that the control current I S = I SEHS for the control electrode of a high-side switch (3-x, with x = 1,2,3, ..., n) for switching on is formed as a sum of at least two of the following current components I1, I2, I3, I4: a) I1 = k1 = constant> 0, b) I2 = k2 * Vst6x for Vst6x> (Vstref6x + m1 * Vstref6x) and I2 = 0 for Vst6x <((Vstref6x + m1 * Vstref6x) with k2> 0 and 0 ≤ m1 <1, c) I3 = k3 for Vst6x <(Vstref6x - m2 · Vstref6x) and I3 = 0 for Vst6x> (Vstref6x - m2 · Vstref6x) with k3> 0 and 0 <m2 <1, d) I4 = -k4 = constant <0 for Vst6x> (Vtref6x - m2 · Vstref6x), where the parameters k1 to k4 are either variables or constants and the terms with the Fractions m1, m2 also as fixed values from the higher-level programming control unit ( 10 ) are requestable. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerstrom IS = ISAHS für die Steuerelektrode eines High-Side-Schalters (3-x) zum Ausschalten als eine Summe der folgenden Stromanteile I5, I6 gebildet wird: e) I5 = k5 = konstant > 0, f) I6 = k6·Vst6x für Vst6x > (Vstref6x + m1·Vstref6x) und I6 = 0 für Vst6x < (Vstref6x + m1·Vstref6x), wobei die Parameter k5 und k6 wahlweise Variable oder Konstanten und die Terme mit den Bruchteilen m1 auch als Festwerte aus der übergeordneten Programmier-Steuereinheit (10) abforderbar sind.Method according to one of the preceding claims 6 to 12, characterized in that the control current I S = I SAHS for the control electrode of a high-side switch (3-x) for switching off as a sum of the following current components I5, I6 is formed: e ) I5 = k5 = constant> 0, f) I6 = k6 * Vst6x for Vst6x> (Vstref6x + m1 * Vstref6x) and I6 = 0 for Vst6x <(Vstref6x + m1 * Vstref6x), where the parameters k5 and k6 are either variable or Constants and the terms with the fractions m1 also as fixed values from the higher-level programming control unit ( 10 ) are requestable. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerstrom IS = ISELS für die Steuerelektrode eines Low-Side-Schalters (4-x; mit x = 1,2,3, ..., n) zum Einschalten als eine Summe von mindestens zwei der folgenden Stromanteile I7, I8, I9, I10 gebildet wird: g) I7 = k7 = konstant > 0, h) I8 = k8·Vst7x für Vst7x > (Vstref7x + m3·Vstref7x) und I8 = 0 für Vst7x < (Vstref7x + m3·Vstref7x) mit k8 > 0 und 0 ≤ m3 < 1, i) I9 = k9 für Vst7x < (Vstref7x – m4·Vstref7x) und I9 = 0 für Vst7x > (Vstref7x – m4·Vstref7x) mit k9 > 0 und 0 < m4 < 1, k) I10 = –k10 = konstant für Vst7x > (Vstref7x – m4·Vstref7x), wobei die Parameter k7, k8, k9, k10 wahlweise Variable oder Konstanten und die Terme mit den Bruchteilen m3, m4 auch als Festwerte aus der übergeordneten Programmier-Steuereinheit (10) abforderbar sind.Method according to one of the preceding claims 6 to 13, characterized in that the control current I S = I SELS for the control electrode of a low-side switch (4-x, with x = 1,2,3, ..., n) for switching on is formed as a sum of at least two of the following current components I7, I8, I9, I10: g) I7 = k7 = constant> 0, h) I8 = k8 * Vst7x for Vst7x> (Vstref7x + m3 * Vstref7x) and I8 = 0 for Vst7x <(Vstref7x + m3 * Vstref7x) with k8> 0 and 0 ≤ m3 <1, i) I9 = k9 for Vst7x <(Vstref7x - m4 * Vstref7x) and I9 = 0 for Vst7x> (Vstref7x - m4 · Vstref7x) with k9> 0 and 0 <m4 <1, k) I10 = -k10 = constant for Vst7x> (Vstref7x - m4 * Vstref7x), where the parameters k7, k8, k9, k10 are either variables or constants and the terms the fractions m3, m4 also as fixed values from the higher-level programming control unit ( 10 ) are requestable. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerstrom IS = ISALS für die Steuerelektrode eines Low-Side-Schalters (4-x) zum Ausschalten als eine Summe von folgenden zwei Stromanteilen I11, I12 gebildet wird: l) I11 = k11 = konstant > 0, m) I12 = k12·Vst7x für Vst7x > (Vstref7x + m3·Vstref7x) und I12 = 0 für Vst7x < (Vstref7x + m3·Vstref7x), wobei die Parameter k11, k12 wahlweise Variable oder Konstanten und die Terme mit den Bruchteilen m3 auch als Festwerte aus der übergeordneten Programmier-Steuereinheit (10) abforderbar sind.Method according to one of the preceding claims 6 to 14, characterized in that the control current I S = I SALS for the control electrode of a low-side switch (4-x) for switching off as a sum of the following two current components I11, I12 is formed: l) I11 = k11 = constant> 0, m) I12 = k12 * Vst7x for Vst7x> (Vstref7x + m3 * Vstref7x) and I12 = 0 for Vst7x <(Vstref7x + m3 * Vstref7x), where the parameters k11, k12 are either variables or constants and the terms with the fractions m3 as well as fixed values from the higher-level programming control unit ( 10 ) are requestable. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter k mit k1 bis k12 aufeinander abgestimmt sind.Method according to one of the preceding claims 12 to 15, characterized in that the parameters k with k1 to k12 are coordinated.
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