接入电流限制制造技术

本发明专利技术涉及一种用于对电压中间电路进行接入电流限制的方法和电路组件，该电路组件构造成具有至少一个储存电容。

Access current limit

The invention relates to a method and circuit assembly for limiting the access current of a voltage intermediate circuit, which is composed of at least one storage capacitor.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】接入电流限制
本专利技术涉及一种在中间电路或电压中间电路变流器中用于对接入电流进行限制的方法和电路组件。
技术介绍
通常，已知中间电路为电路装置，其作为储能器经由变流器与多个电网连接。例如已知直流中间电路，其在电压恒定且电流变化的情况下利用中间电路电容运行。这种电压中间电路变流器通常包括相对大的电容，其用作联接的变流器的低欧姆源。电容特性，即在接入高电流之后直接衰减在此是不利的。在将所涉及的变流器插入或接入时流到储存电容器中的高充电电流可导致构件损坏，只要不采取限制的措施。因此，在将EC设备装入或接入电网时，该EC设备通常在其中间电路中以具有大的电容，相应大的接入电流脉冲流过。该电流脉冲必须与保护构件不相关地也受到限制，以使得用于整体安装、包括电网中的保护措施在内的费用保持最小。从文献EP0591915A2中已知一种解决方案，其中，与开关串联布置有扼流阀。在出现电压过高的情况下，升高的电流通过扼流阀的功能使得在扼流阀处产生感应电压；识别到该电压并且随后关断MOSFET。广泛应用的还有借助于与温度相关的电阻(NTC)对接入电流进行限制，也被称为热敏电阻。特别是在电网部分中，通常使用这种热敏电阻作为接入电流限制器，其与用电器串联，而不一定需要桥接。由于其在冷态下的大电阻在接入之后可限制电流。此后，其受到电流量加热，其电阻减小并且然后进而产生较低的损耗，以正确保持其自身温度。因为在NTC中，电阻值随温度上升而降低，反之，这也意味着，在热的(运行生热)NTC中，受限制的电阻的电阻值下降到很低并且接入电流脉冲显著上升。这又会导致开始时提及的问题和失效起因，这在使用NTC解决方案来限制电流时是不利的。原理上另一种可行方案是使用于中间电路电容器串联的固定电阻，其中，该电阻在需充电的中间电路电容器的充电过程之后必须桥接。为此需要额外的联接元件，其必须同时一起操作。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，克服上述缺点并且在中间电路中设置电路组件用于对接入电流进行限制，该电路组件可以尽可能地制造成本低廉、运行可靠并且尽可能无损伤地工作。该目的通过具有权利要求1的特征的电路组件以及具有权利要求11的特征的方法来实现。本专利技术的基本思想在于，设有一种特殊的充电电路，以按次序对储存电容器充电并且通过相应依次的充电量对储存电容器优选地逐步充电，其中，充电电路经由半导体构件接通并且关断到储存电容器的充电电流循环。在此，指数函数的包络线以下对储存电容器充电，该包络线很接近电容器的充电电容。根据本专利技术，因此提出了一种用于对电压中间电路进行接入电流限制的电路组件，所述电路组件构造成至少具有储存电容器，其中为了限制流过所述储存电容器的最大充电电流，在供电电压源与所述储存电容器之间设有充电电路，充电电路具有至少一个半导体构件，该半导体构件带有栅极、电阻以及晶体管，其中，所述半导体构件的漏极-源极路段(在漏极端口与源极端口之间)与所述储存电容器串联布置，并且其中，所述储存电容器的放电通过多个分别在时间上依次的充电电流脉冲(I1,…In)进行，充电电流脉冲在短时间接通所述半导体构件的漏极-源极路段时流到所述储存电容器。充电电流因此划分成多个充电电流分量，其在时间上依次对储存电容器充电。在本专利技术的一种优选的实施方式中，所述半导体构件的栅极经由所述晶体管的基极-发射极路段接地或者(根据线路状态)可接地，并且根据所述晶体管的基极-发射极路段是否关断或接通，所述半导体构件的栅极或者接地或者与控制电压UST连接。另外有利地设置成，所述半导体构件的漏极-源极路段布置成与电阻串联。该支路因此为储存电容器的充电电流的充电电流支路。仅在半导体构件接通的短时间内，可流过时间上受限的充电电流。一旦所述半导体构件的栅极由与接地电势连接，则漏极-源极路段进入关断状态并且充电电流断路。如上文阐述的那样，电阻布置成与所述半导体构件的漏极-源极路段串联，使得在所述电阻处产生电压下降，利用电压下降可控制所述晶体管的基极，以同样接通晶体管，这又使得所述半导体构件的栅极与所述电路组件的接地电势连接并且由此所述半导体组件过渡到其关断状态。一旦进入关断状态，则不再有电流在充电支路中流过电阻并且电阻处的电压直接下降。由此，在晶体管的基极处不再有控制电压并且晶体管进入关断状态。一旦晶体管又处于关断状态，则在晶体管的栅极处又存在控制电压并且又接通半导体构件等。重复该过程，直至储存电容器充好电。因为充电脉冲的充电电流逐渐变小，则在某一时刻，电阻处的电压下降低于对于接通电容器处的基极来说所需的阈值。根据本专利技术设置成，所述晶体管具有基极并且所述电阻与所述半导体构件的源极端口相连接并且在所述电阻与所述源极端口之间存在中间抽头，该中间抽头与所述晶体管的基极相连接。此外，有利地设置成，所述半导体电路的栅极为了施加接通所述栅极所需要的控制电压UST与控制电压线路、优选与在分压器的抽头相连接。在根据本专利技术的电路组件的另一有利的设计方案中，所述储存电容器与所述半导体构件的漏极端口相连接。优选地，使用MOSFET(例如超网MOSFET(SuperMeshPowerMOSFET))或晶体管。更优选的是，用于接通MOSFET的栅极或半导体元件的晶体管是NPN晶体管。此外，为了进一步保护静态运行设有另一可接通的晶体管，其在接通时桥接用于对充电电容器进行充电的充电电路。除此之外，在线路的另一有利的设计方案中，可接通的晶体管还与半导体构件的栅极(例如MOSFET的栅极)连接，以将半导体构件转换到关断状态。为此确保，在用电器运行期间，在中间电路处不会有电流可经由支路流过以对储存电容器充电，这用于进一步保护储存电容器并且因此保护整个中间电路。本专利技术的另一方面涉及一种利用上文所述的电路组件对电压中间电路进行接入电流限制的方法，其中：a.分别经由持续了所述半导体构件的漏极-源极路段接通的时长的充电电流脉冲(I1,…In)、通过在所述半导体构件的栅极处施加该持续时间的控制电压，在此与各个充电电流脉冲(I1,…In)相应的充电量流至储存电容器(2)，以及b.在充电电流流经所述电阻时，在该电阻处的电压下降，该电压施加在所述晶体管的基极的(中间)抽头处，并且一旦所述晶体管接通，由此在所述半导体构件的栅极处的电势下降到接地电势，并且所述半导体构件关断，由此充电电流按规定中断。按照根据本专利技术的方法重复步骤a)和b)直至储存电容器充好电并且不再有充电电流流过(循环充电)。备选地，在使用特定的开关调整器、如逆变器(微型开关)的情况下，经由在时间上依次的充电电流脉冲(I1…In)、对于接通线路调整器的漏极-源极路段的持续、通过闭合的功率开关对储存电容器(循环)充电，其中，对于该时长完成充电，为此与各个充电电流脉冲(I1…In)相应的充电量流至储存电容器并且储存电容器的充电电流上升，并且在充电电流上升至超过线路调整器的阈值时，再次打开功率开关，由此充电电路断路。优选地，这样运行线路，使得至所述储存电容器的充电电流由此中断，即，所述半导体构件的漏极-源极路段关断，由此在所述电阻处以及在所述晶体管的基极处的电压下降并且所述晶体管转换到关断状态。但是，在晶体管的关断状态下，半导体构件的栅极不再处于接地电势，而是处于控制电势，使得漏极-源极路段又接通并且充电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对电压中间电路进行接入电流限制的电路组件(1)，所述电路组件构造成至少具有储存电容器(2)，其中为了限制流过所述储存电容器(2)的最大充电电流，在供电电压源(3)与所述储存电容器(2)之间设有充电电路(4)，充电电路(4)具有至少一个半导体构件(5)，该半导体构件带有栅极(6)、电阻(7)以及晶体管(8)，其中，在所述半导体构件(5)的漏极端口(D)与源极端口(S)之间的漏极‑源极路段与所述储存电容器(2)串联布置，并且其中，所述储存电容器(2)的放电通过多个分别在时间上依次的充电电流脉冲(I1,…In)进行，充电电流脉冲在短时间接通所述半导体构件(5)的漏极‑源极路段时流到所述储存电容器(2)，并且其中，在所述充电支路中的电阻布置成与所述半导体构件的漏极‑源极路段串联，使得在所述电阻处产生电压下降，利用电压下降可控制所述晶体管的基极，以接通所述晶体管，使得所述半导体构件(5)的栅极(6)与所述电路组件(1)的接地电势连接并且由此所述半导体组件(5)过渡到其关断状态。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.02 DE 102015101457.2;2015.03.13 DE 10201511.一种用于对电压中间电路进行接入电流限制的电路组件(1)，所述电路组件构造成至少具有储存电容器(2)，其中为了限制流过所述储存电容器(2)的最大充电电流，在供电电压源(3)与所述储存电容器(2)之间设有充电电路(4)，充电电路(4)具有至少一个半导体构件(5)，该半导体构件带有栅极(6)、电阻(7)以及晶体管(8)，其中，在所述半导体构件(5)的漏极端口(D)与源极端口(S)之间的漏极-源极路段与所述储存电容器(2)串联布置，并且其中，所述储存电容器(2)的放电通过多个分别在时间上依次的充电电流脉冲(I1,…In)进行，充电电流脉冲在短时间接通所述半导体构件(5)的漏极-源极路段时流到所述储存电容器(2)，并且其中，在所述充电支路中的电阻布置成与所述半导体构件的漏极-源极路段串联，使得在所述电阻处产生电压下降，利用电压下降可控制所述晶体管的基极，以接通所述晶体管，使得所述半导体构件(5)的栅极(6)与所述电路组件(1)的接地电势连接并且由此所述半导体组件(5)过渡到其关断状态。2.根据权利要求1所述的电路组件(1)，其特征在于，所述半导体构件(5)的栅极(6)经由所述晶体管(8)的基极-发射极路段接地并且根据所述晶体管(8)的基极-发射极路段是否关断或接通，所述半导体构件(5)的栅极(6)或者接地或者与控制电压UST连接。3.根据权利要求1至2中任一项所述的电路组件(1)，其特征在于，所述晶体管(8)具有基极(10)并且所述电阻(7)与所述半导体构件(5)的源极端口(S)相连接并且在所述电阻(7)与所述源极端口(S)之间存在中间抽头(9)，该中间抽头与所述晶体管(8)的基极(10)相连接。4.根据用于前述权利要求中任一项所述的电路组件(1)，其特征在于，所述半导体电路(5)的栅极(6)为了施加接通所述栅极(6)所需要的控制电压UST与控制电压线路(11)、优选与在分压器(12)的抽头(13)相连接。5.根据用于前述权利要求中任一项所述的电路组件(1)，其特征在于，所述储存电容器(2)与所述半导体构件(5)的漏极端口(D)相连接。6.根据权利要求1所述的电路组件(1)，其特征在于，至少一个所述半导体构件(5)通过线路调整器(50)来提供。7.根据权利要求6所述的电路组件(1)，其特征在于，所述线路调整器(50)构造成逆变器(微型开关)。8.根据权利要求6或7所述的电路组件(1)，其特征在于，所述晶体管(8...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·哈斯，A·施耐德，
申请(专利权)人：依必安派特穆尔芬根有限两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE