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Ideale aktive Zenerung

IP.com Disclosure Number: IPCOM000017085D
Original Publication Date: 1999-Oct-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-22
Document File: 2 page(s) / 17K

Publishing Venue

Siemens

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Dr. Chihao Xu: AUTHOR

Abstract

Ein wesentliches Problem beim Betrieb von Leistungshalbleitern stellt die Abschaltung von Strömen dar. Durch eine Induktivität in der Last bzw. in der Zuleitung ist Energie (½*L*I²) gespeichert, so daß die Induktivität bei der Abschaltung weiterhin Strom zieht und es zu einem Ansteigen der Spannung am abgeschalteten Schalter kommt. Die Spannung steigt bis zur Durchbruchspannung des Schalters und erzwingt so den geforderten Strom.

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Bauelemente

Ideale aktive Zenerung

Idee: Dr. Chihao Xu, München

Ein wesentliches Problem beim Betrieb von Leistungshalbleitern stellt die Abschaltung vonStrömen dar. Durch eine Induktivität in der Last bzw. in der Zuleitung ist Energie (½*L*I²)gespeichert, so daß die Induktivität bei der Abschaltung weiterhin Strom zieht und es zu einemAnsteigen der Spannung am abgeschalteten Schalter kommt. Die Spannung steigt bis zurDurchbruchspannung des Schalters und erzwingt so den geforderten Strom.

Aufgrund der Gefahr der Zerstörung des Leistungshalbleiters durch einen zweiten bzw. eineninhomogenen Durchbruch, ist es bekannt, das Prinzip der aktiven Zenerung anzuwenden. Hierbeiwird der Leistungshalbleiter aktiv aufgesteuert, wenn die Spannung am Schalter hoch und zugleichgeringer als die Durchbruchspannung ist, so daß der gesamte Halbleiterkörper die induktiveEnergie absorbiert.

Da bei den bekannten aktiven Steuerverfahren die aus der Abhängigkeit des Ladestroms mit derSpannung am Schalter resultierende Kennlinie nicht ideal ist, die Spannung mit dem Strom starkansteigt und folglich ein deutlicher Abstand zwischen dem Beginn der Zenerung und derDurchbruchspannung des Schalters in Kauf zu nehmen ist, hat sich die Anwendung einesRegelprinzips anstelle eines Steuerprinzips als sinnvoll erwiesen.

Vorschlagsgemäß wird der Leistungs-MOSFET aktiv wie beim Einschalten aktiviert. Die aktiveZenerstrecke liegt hierbei zwischen Drain und Source des Leistungshalbleiters. Übersteigt dieDrain-Source-Spannung die Zenerspannung der Diode D 1 , wird eine Spannung an R 1  und amEingang des Regeltransistors M 1  aufgebaut. M 1  erzeugt ein verstärktes Signal, das den Leistungs-MOSFET analog einschaltet. Durch die Verstärkung einer Regelschaltung ist die Drain-Source-Spannung im Zener-Betrieb fast unabhängig vom Strom.

Ein Ausführungsbeispiel der vorschlagsgemäßen Regelschaltung ist in der Fig. 1 dargestellt. Derbipolare Transistor T 1  wird über einen PMOS-Transistor M 2  von EN gesteuert. T 1  wird jeweilsi...