EP1520331A1

Method and circuit for limiting an overvoltage

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16 claims: 16 independent, 0 dependent

  1. 1
    Claims of equivalent WO 2004008601 A1 Translation of claims of equivalent WO 2004008601 A1 1. A method for limiting an overvoltage on a freewheel device (7), which is arranged parallel to a semiconductor power switch (3), wherein at least two pairs consisting of parallel-connected semiconductor power switches (3) and freewheel device (7) are connected in series, between the two an output connection to a inductive load (LL) and one of the semiconductor power switches (3 '') is controlled in the locked state and the other (3 ') in the unlocked state, characterized in that the cut-off semiconductor power switch (3'1) At least at the time of the occurrence of an overvoltage on the associated freewheel device (7 '') o- during the decay of a current spike briefly, just so far is turned on, that a short-term current at the output of the semiconductor power switch (3 'is generated. Patentansprüche 1. Verfahren zum Begrenzen einer Überspannung an einer Frei- laufeinrichtung (7) , die parallel zu einem Halbleiterleistungsschalter (3) angeordnet ist, wobei zumindest zwei Paare bestehend aus parallel geschalteten Halbleiterleistungsschaltern (3) und Freilaufeinrichtung (7) in Reihe geschaltet sind, zwischen den beiden ein Ausgangsanschluss zu einer in- duktiven Last (LL) angeordnet ist und einer der Halbleiterleistungsschalter (3'') in den gesperrten Zustand und der andere (3 ' ) in den nicht gesperrten Zustand gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der gesperrte Halbleiterleistungsschalter (3'1) zumindest zum Zeitpunkt des Auftretens einer Überspannung an der zugehörigen Freilaufeinrichtung (7'') o- der während des Abklingens einer Stromspitze kurzzeitig, gerade so weit eingeschaltet wird, dass ein kurzzeitiger Strom am Ausgang des Halbleiterleistungsschalters (3' erzeugt wird.
  2. 2
    Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Halbleiterleistungsschalter (3) ein IGBT oder MOS Leistungstransistor verwendet wird, bei dem der Gate-Anschluss und der Emitter-Anschluss beim an für sich gesperrten IGBT hochohmig miteinander verbunden werden, wodurch bei Auftreten einer Stromspitze ein kurzzeitiges Einschalten des Halbleiterleistungsschalters (3) erreicht wird. Second A method according to claim 1, characterized in that as the semiconductor power switch (3) an IGBT or MOS power transistor is used, in which the gate terminal and the emitter terminal are connected to each other in the high-resistance IGBT locked, whereby upon occurrence of a current spike a short-term switching on of the semiconductor power switch (3) is achieved.
  3. 3
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Steueranschluss des gesperrten Halbleiterleistungsschalters (3'') mit einem Spannungsimpuls vorbestimmter Dauer und Amplitude zeitlich abgestimmt auf das Auftreten einer Stromspitze an der Freilaufeinrichtung (7'') beaufschlagt wird. Third Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the control terminal of the blocked semiconductor power switch (3 '') is acted upon with a voltage pulse of predetermined duration and amplitude in time with the occurrence of a current peak on the freewheel device (7 '').
  4. 4
    Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steueranschluss des gesperrten Halb- leiterleistungsschalters (3'') zeitlich abgestimmt auf das Auftreten einer Stromspitze mit einem stufenförmigen Spannungsimpuls vorbestimmter kurzer Zeitdauer beaufschlagt wird. 4th Method according to one of the preceding claims, characterized in that the control terminal of the blocked semiconductor power switch (3 '') is timed to the occurrence of a current peak with a step-shaped voltage pulse predetermined short time period is applied.
  5. 5
    Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung am der Freilaufeinrichtung (7) über einen Rückkoppelzweig (11) auf den Steueranschluss des gesperrten Halbleiterleistungsschalters (3) zurückgekoppelt wird, wodurch der gesperrte Halbleiterleistungsschalter (3) während der Spannungsspitze kurzzeitig und zumindest teilweise eingeschaltet wird. 5th Method according to one of the preceding claims, characterized in that the voltage at the freewheel device (7) via a feedback branch (11) is fed back to the control terminal of the locked semiconductor power switch (3), whereby the locked semiconductor power switch (3) during the voltage spike briefly and at least partially turned on.
  6. 6
    Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromsteilheit (Stromgradient) in der Freilaufeinrichtung (7) über einen weiteren Rückkoppel- zweig (14) auf den Steueranschluss des gesperrten Halbleiterleistungsschalters (3) zurückgekoppelt wird derart, dass der gesperrte Halbleiterschalter während der Stromspitze kurzzeitig und zumindest teilweise eingeschaltet wird. 6th Method according to one of the preceding claims, characterized in that the current gradient (current gradient) in the freewheel device (7) via a further feedback branch (14) is fed back to the control terminal of the locked semiconductor power switch (3) such that the locked semiconductor switch during the Current peak briefly and at least partially turned on.
  7. 7
    Schaltungsanordnung zum Begrenzen einer Überspannung an einer Freilaufeinrichtung (7) , die parallel zu einem Halbleiterleistungsschalter (3) angeordnet ist, wobei zumindest zwei Paare bestehend aus zumindest einem Halbleiterleistungsschal- ter (3) und einer dazu parallel geschalteten Freilaufeinrichtung (7) in Reihe geschaltet sind, zwischen denen ein Aus- gangsanschluss zu einer induktiven Last (LL) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rückkoppelzweig (11) zwischen dem Ausgang eines jeden Halbleiterleistungsschalters (3) und seinem Steueranschluss (9) vorgesehen ist. 7th Circuit arrangement for limiting an overvoltage on a freewheel device (7) which is arranged parallel to a semiconductor power switch (3), wherein at least two pairs consisting of at least one semiconductor power switch (3) and a freewheel device (7) connected in parallel are connected in series , between which an output connection to an inductive load (LL), characterized in that a feedback branch (11) is provided between the output of each semiconductor power switch (3) and its control terminal (9).
  8. 8
    Schaltungsanordnung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet dass der Rückkoppelzweig (11) zumindest ein Bauelement (12, 13) aufweist, das eine Ansteuerung des Steueranschlusses erst über einer Schwellspannung zulässt, so dass nur Spannungen größer als ein vorgegebener Schwellwert auf den Steueranschluss zurückgekoppelt werden. 8th. Circuit arrangement according to claim 7, characterized in that the feedback branch (11) has at least one component (12, 13), which allows a control of the control terminal only above a threshold voltage, so that only voltages greater than a predetermined threshold value are fed back to the control terminal.
  9. 9
    Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet dass der Rückkoppelzweig ein Bauelement aufweist (Cext) , über das eine Rückkopplung auf den Steueranschluss proportio- nal zum Spannungsanstieg an der Freilaufeinrichtung erfolgt. 9th Circuit arrangement according to Claim 7, characterized in that the feedback branch has a component (Cext) via which a feedback to the control connection takes place proportionally to the voltage increase at the freewheel device.
  10. 10
    10 , Circuit arrangement according to claim 7, 8 or 9, characterized in that two antiparallel-connected Zener diodes (12, 13) are used as components in the feedback branch (11). 10 . Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, 8 oder 9 , dadurch gekennzeichnet, dass als Bauelemente zwei antiparallel geschaltete Zenerdioden (12, 13) im Rückkoppelzweig (11) ver- wendet werden.
  11. 11
    11 , Circuit arrangement according to claim 7, 8 or 9, characterized in that a capacitor (Cext) in the feedback branch (11) is used. 11 . Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, 8 oder 9 , dadurch gekennzeichnet, dass als Bauelement ein Kondensator (Cext) im Rückkoppelzweig (11) verwendet wird.
  12. 12
    Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Parallelschaltung aus Zenerdioden und externem Kondensator im Rückkoppelzweig verwendet wird. 12th Circuit arrangement according to claim 7, 8 or 9, characterized in that a parallel circuit of Zener diodes and external capacitor is used in the feedback branch.
  13. 13
    Schaltungsanordnung zum Begrenzen einer Überspannung an einer Freilaufeinrichtung (7) , die parallel zu einem Halbleiterleistungsschalter (3) angeordnet ist, wobei zumindest zwei Paare bestehend auf zumindest einem Halbleiterleistungsschalter (3) und einer dazu parallel geschalteten Freilaufeinrich- tung (7) in Reihe geschaltet sind, zwischen denen ein Aus- gangsanschluss zu einer induktiven Last (Ll) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rückkoppelzweig (14) zwischen Eingang und Steueranschluss eines Leistungstreibers vorgesehen ist, wobei der Rückkoppelzweig so ausgebildet ist, dass er eine Aufsteuerung des Steueranschlusses erst über einem Schwellwert der Stromsteilheit (des Stromgradienten) durch die Freilau einrichtung zulässt. 13th Circuit arrangement for limiting an overvoltage on a freewheel device (7), which is arranged parallel to a semiconductor power switch (3), wherein at least two pairs are connected in series on at least one semiconductor power switch (3) and a freewheel device (7) connected in parallel thereto, between which an output connection to an inductive load (L 1) is arranged, characterized, a feedback branch (14) is provided between the input and the control terminal of a power driver, wherein the feedback branch is designed such that it allows a control of the control terminal only above a threshold value of the current gradient (of the current gradient) through the free-fall device.
  14. 14
    Schaltungsanordnung nach Anspruch 13, dadurch geken - zeichnet, dass für die Rückkopplung der Spannungsabfall an internen und/oder externen Streuinduktivitäten genutzt wird. 14th Circuit arrangement according to Claim 13, characterized in that the voltage drop at internal and / or external leakage inductances is used for the feedback.
  15. 15
    Schaltungsanordnung nach Anspruch 13 , dadurch gekennzeichnet, dass der Stromanstieg durch die Induktion in einem Transformator rückgekoppelt wird. 15th Circuit arrangement according to claim 13, characterized in that the current increase is fed back by the induction in a transformer.
  16. 16
    16 , Circuit arrangement according to one of claims 7-15, characterized in that as semiconductor power switch (3), an IGBT power transistor is used. 16 . Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 7-15 , dadurch gekennzeichnet, dass als Halbleiterleistungsschalter (3) ein IGBT-Leistungstransistor verwendet wird.
Independent claims16