Verfügbarkeit: Leistungselektronik

Leistungselektronik: ein Handbuch Band 1

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser:	Zach, Franz 1942- (VerfasserIn)
Format:	Buch
Sprache:	German
Veröffentlicht:	Wiesbaden Springer Vieweg 2022
Ausgabe:	6., überarbeitete und erweiterte Auflage
Schlagworte:	Leistungselektronik
Online-Zugang:	Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	LXXVI, 1618 Seiten Illustrationen, Diagramme
ISBN:	9783658314354 3658314354

Internformat

MARC


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adam_txt	INHALT - UEBERSICHT - BAND 1 WICHTIGE FORMELZEICHEN, ABKUERZUNGEN UND SYMBOLE . LXXI 1. EINLEITUNG . 1 1.1 GRUNDPRINZIPIEN DER LEISTUNGSELEKTRONIK . 1 1.2 STELLUNG DER LEISTUNGSELEKTRONIK IN DER ELEKTROTECHNIK UND ANWENDUNGSGEBIETE . 2 1.3 METHODEN DER LEISTUNGSELEKTRONIK . 3 1.4 EINTEILUNG DER LEISTUNGSELEKTRONISCHEN SCHALTUNGEN . 3 1.5 HISTORISCHES . 3 1.6 AUFBAU UND ORGANISATION DES VORLIEGENDEN WERKES . 4 2. MATHEMATISCHE UND ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN . 6 2.1 MATHEMATISCHE GRUNDLAGEN . 6 2.2 ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN . 55 2.3 LITERATUR . 70 ANHANG 2A. WINKELFUNKTIONEN - ADDITIONSTHEOREME . 72 3. BAUELEMENTE DER LEISTUNGSELEKTRONIK . 73 3.1 ALLGEMEINES . 73 3.2 EINFUEHRUNG IN DIE GRUNDBEGRIFFE DER HALBLEITERTECHNIK . 73 3.3 DIODE . 74 3.4 TRANSISTOREN . 79 3.5 THYRISTOREN . 92 3.6 VERGLEICH VON TRANSISTOR UND THYRISTOR . 123 3.7 WEITERE (KLASSISCHE) BAUELEMENTE DER LEISTUNGSELEKTRONIK . 126 3.8 LITERATUR . 128 4. LEISTUNGSTEIL LEISTUNGSELEKTRONISCHER SCHALTUNGEN . 131 4.1 KLASSIFIKATION LEISTUNGSELEKTRONISCHER SCHALTUNGEN . 131 4.2 FREMDGEFUEHRTE SCHALTUNGEN . 134 4.3 SELBSTGEFUEHRTE SCHALTUNGEN . 246 4.4 LITERATUR . 333 ANHANG 4A. DIMENSIONIERUNGSVERGLEICH FUER ANTRIEBE MIT UND OHNE LEISTUNGSELEKTRONIK . . . 335 ANHANG 4B. MINDESTZEITEN BEI LOESCHSCHALTUNGEN 355 ANHANG 4C. GRAPHISCHE ANALYSE, BETRIEBSKENNLINIEN UND LOESCHKREISSTRUKTUREN . 365 ANHANG 4D. BEMERKUNGEN ZU DEN TAFELN 4.1 UND 4.2 . 375 ANHANG 4E. DIMENSIONIERUNGSHINWEISE . 378 5. STEUERUNG UND BETRIEB LEISTUNGSELEKTRONISCHER SCHALTUNGEN (STEUERUNGSKREISE, SCHAL TUNGEN FUER ANTRIEBE UND REGELUNGEN) . 395 5.1 ALLGEMEINES . 395 5.2 STEUERUNGSKREISE FUER PHASENANSCHNITT SOWIE FUER WECHSEL-UND DREHSTROMSTELLER . 396 XVIII INHALT - UEBERSICHT - BAND 1 5.3 STEUERUNGSKREISE FUER NULLSPANNUNGSSTEUERUNG (IMPULSPAKETSTEUERUNG) . 404 5.4 STEUERUNGEN BEI ANTRIEBEN MIT NETZGEFUEHRTEN STROMRICHTERN . 409 5.5 STEUERUNGSMETHODEN FUER GLEICHSTROMSTELLER . 430 5.6 STEUERUNGSMETHODEN FUER SELBSTGEFUEHRTE WECHSELRICHTER IM ALLGEMEINEN . 436 5.7 SPEZIELLE GESICHTSPUNKTE ZU DEN STEUERUNGSMETHODEN FUER UMRICHTER MIT ZWISCHEN KREIS . 449 5.8 DIREKTUMRICHTER UND IHRE STEUERUNGEN . 454 5.9 TRANSVEKTORREGELUNG . 461 5.10 WEITERE STEUERUNGSARTEN . 462 5.11 LITERATUR . 463 6. NETZ UND LASTVERHALTEN LEISTUNGSELEKTRONISCHER SCHALTUNGEN . 465 6.1 PRINZIPIELLES ZU DEN NETZRUECKWIRKUNGEN . 465 6.2 LEISTUNGSFAKTOR UND OBERSCHWINGUNGEN . 475 6.3 MASSNAHMEN ZUR VERBESSERUNG DES LEISTUNGSFAKTORS UND DES OBERSCHWINGUNGSGEHALTES 493 6.4 PULSZEITSTEUERUNG ZUR OBERSCHWINGUNGSGEHALTS-UND LEISTUNGSFAKTOROPTIMIERUNG . 512 6.5 FILTER (SAUGKREISE, SIEBKREISE) . 519 6.6 TRANSFORMATORENFUERSTROMRICHTER . 531 6.7 LITERATUR . 559 7. FUNKSTOERUNGEN (ELEKTROMAGNETISCHE BEEINFLUSSUNGEN, EMB) UND ELEKTROMAGNETISCHE VERTRAEGLICHKEIT (EMV) . 562 7.1 EINFUEHRUNG . 562 7.2 UEBERBLICK UEBER DIE ENTSTEHUNG UND REDUZIERUNG ELEKTROMAGNETISCHER BEEINFLUSSUNGEN 565 7.3 VORSCHRIFTEN, NORMEN UND MESSMETHODEN . 568 7.4 BERECHNUNGEN VON BEEINFLUSSUNGSSPANNUNGEN . 575 7.5 ENTSTOERUNGSMASSNAHMEN . 576 7.6 LITERATUR . 579 8. ANWENDUNGEN UND SPEZIELLE PROBLEME DER LEISTUNGSELEKTRONIK (ERGAENZUNGEN UND UEBER BLICK) . 582 8.1 ALLGEMEINES . 582 8.2 HOCHSPANNUNGSGLEICHSTROMUEBERTRAGUNG (HGUE) . 583 8.3 UNTERBRECHUNGSFREIE STROMVERSORGUNG (USV) . 585 8.4 LEISTUNGSELEKTRONIK IN FLUGZEUGEN UND IN DER RAUMFAHRT . 586 8.5 ERZEUGUNG HOHER GLEICHSPANNUNG FUER GERINGE LEISTUNGEN . 587 8.6 NETZGERAETE . 590 8.7 STROMVERSORGUNG IN DER ELEKTROCHEMIE . 590 8.8 WEITERE STROMVERSORGUNGSANLAGEN . 590 8.9 THYRISTOR-WECHSELSPANNUNGSREGLER . 591 8.10 LADEGLEICHRICHTER . 592 8.11 WIDERSTANDSSCHWEISSEN . 592 8.12 ANWENDUNGEN VON WECHSEL UND DREHSTROMSTELLERN . 593 8.13 THYRISTOREN BEI INDUKTIONSHEIZUNGS-UND INDUKTIONSSCHMELZANLAGEN . 593 8.14 VERSCHIEDENE ANWENDUNGEN FUER KLEINE LEISTUNGEN . 593 8.15 THYRISTORERREGUNG VON SYNCHRONMASCHINEN . 593 8.16 LEISTUNGSELEKTRONISCHE SCHALTUNGEN ZUR VERBESSERUNG DES LEISTUNGSFAKTORS IN NETZEN . 593 8.17 OBERSCHWINGUNGEN (NETZRUECKWIRKUNGEN UND FUNKSTOERUNGEN) . 594 8.18 STROMRICHTERANTRIEBE EINSCHLIESSLICH ANWENDUNGEN IN FAHRZEUGEN . 594 8.19 ALLGEMEINES UEBER DIMENSIONIERUNGEN VON SYSTEMEN DER LEISTUNGSELEKTRONIK . 604 8.20 THYRISTORSTEUERUNG MIT MIKROPROZESSOREN . 604 8.21 AKTUELLE ENTWICKLUNGSTENDENZEN DER LEISTUNGSELEKTRONIK . 608 INHALT - UEBERSICHT - BAND 1 XIX 8.22 LITERATUR . 608 ANHANG 8A. NEUERE METHODEN FUER SPANNUNGSSTEUERUNGEN UND STROMREGELUNGEN . 614 9. ZEITSCHRIFTEN, NORMEN UND VORSCHRIFTEN, KONFERENZEN UND SAMMELWERKE . 618 9.1 EINLEITUNG . 618 9.2 DEUTSCH UND ENGLISCHSPRACHIGE FACHZEITSCHRIFTEN, IN DENEN REGELMAESSIG (ZUMINDEST DES OEFTEREN) LEISTUNGSELEKTRONISCHE PROBLEME BEHANDELT WERDEN BZW. WURDEN . 618 9.3 KONFERENZEN . 620 9.4 SAMMELWERKE . 623 9.5 NORMEN . 624 10. NEUERE AKTIVE BAUELEMENTE, ANSTEUERUNGEN UND BESCHALTUNGEN . 629 10.1 EINFUEHRUNG . 629 10.2 DIODEN IN DER LEISTUNGSELEKTRONIK . 635 10.3 BIPOLARE LEISTUNGSTRANSISTOREN UND ENTLASTUNGSNETZWERKE . 640 10.4 GATE TURN-OFF THYRISTOREN (GTOS) . 658 10.5 POWER-MOSFET . 668 10.6 IGBT . 690 10.7 IGCT UND VERGLEICH MIT DEM IGBT . 754 10.8 MOS-CONTROLLED THYRISTOR (MCT) . 773 10.9 ANSTEUERSCHALTUNGEN FUER MGDS . 781 10.10 COOL-MOS . 831 10.11 STATIC INDUCTION TRANSISTOR (SIT) UND THYRISTOR (SITH) . 839 10.12 TRENCH-ELEMENTE UND MCD-STRUKTUREN . 846 10.13 SMART-POWER-ICS . 858 10.14 NEUE BAUELEMENTE DER LEISTUNGSELEKTRONIK UND ZUKUENFTIGE ENTWICKLUNGEN . 875 10.15 KENNWERTE, ABKUERZUNGEN UND DEFINITIONEN . 904 10.16 LITERATUR . 914 11. STRUKTUREN DER SCHALTNETZTEILE . 921 11.1 UEBERBLICK UND GRUNDSTRUKTUREN OHNE POTENTIALTRENNUNG . 921 11.2 POTENTIALGETRENNTE WANDLER . 968 11.3 SCHALTNETZTEILSTRUKTUREN HOEHERER ORDNUNG . 1020 11.4 VERGLEICH VON KONVERTERTOPOLOGIEN UND ERGAENZUNGEN . 1059 11.5 RESONANTE, QUASI-UND PSEUDORESONANTE SCHALTUNGEN . 1081 11.6 AKTUELLE ANFORDERUNGEN AN DIE LEISTUNGSELEKTRONIK . 1148 11.7 PRAKTISCHE ASPEKTE . 1187 11.8 LITERATUR . 1210 12. ANALYSE UND REGELUNGEN VON SCHALTNETZTEILEN . 1213 12.1 REGELUNGSKONZEPTE FUER SCHALTNETZTEILE . 1213 12.2 UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN FUER SCHALTNETZTEILE . 1329 12.3 BOOST-KONVERTER-UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN (LITERATURVERGLEICH) UND REGELUNGEN . . . 1373 12.4 BUCK-BOOST (FLYBACK-)KONVERTER - UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN SOWIE (ALLGEMEINE) REGE LUNGSTECHNISCHE KONZEPTE . 1437 12.5 REGELUNG DES SEPIC-KONVERTERS MIT GEKOPPELTEN SPULEN . 1471 12.6 REGELUNG VON SCHALTNETZTEILEN - ERGAENZUNGEN UND BEISPIELE . 1503 12.7 STEUER-UND REGELSCHALTUNGEN FUER SCHALTNETZTEILE (SNTS) . 1561 12.8 NEUERE REGELUNGS-LCS FUER SCHALTNETZTEILE . 1583 12.9 PRAKTISCHE ASPEKTE - VERBESSERUNG DER KREUZREGELUNG . 1601 12.10 LITERATUR . 1615 INHALTSVERZEICHNIS BAND 1 WICHTIGE FORMELZEICHEN, ABKUERZUNGEN UND SYMBOLE . LXXI 1. EINLEITUNG . 1 1.1 GRUNDPRINZIPIEN DER LEISTUNGSELEKTRONIK . 1 1.2 STELLUNG DER LEISTUNGSELEKTRONIK IN DER ELEKTROTECHNIK UND ANWENDUNGSGEBIETE . 2 1.3 METHODEN DER LEISTUNGSELEKTRONIK . 3 1.4 EINTEILUNG DER LEISTUNGSELEKTRONISCHEN SCHALTUNGEN . 3 1.5 HISTORISCHES . 3 1.6 AUFBAU UND ORGANISATION DES VORLIEGENDEN WERKES . 4 2. MATHEMATISCHE UND ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN . 6 2.1 MATHEMATISCHE GRUNDLAGEN . 6 2.1.1 FOURIERSCHE REIHEN . 6 2.1.1.1 ALLGEMEINE FORMELN . 6 2.1.1.2 SPEZIELLE FUNKTIONEN BZW. SYMMETRIEN . 9 2.1.1.3 WICHTIGE FOURIERREIHEN . 13 2. 1.1.3.1 ALLGEMEINE VERLAEUFE . 13 2. 1.1.3.2 SPEZIELLE FUNKTIONEN DER LEISTUNGSELEKTRONIK . 18 A. PRIMAERSTROM EINER ZWEIPULSIGEN SCHALTUNG . 18 B. PRIMAERSTROM EINER DREIPULSIGEN SCHALTUNG . 19 C. TYPISCHER STROM EINER SECHSPULSIGEN BRUECKENSCHALTUNG . 21 D. STROMVERLAUF AUS SINUS-KUPPEN . 22 E. STROMVERLAUF AUS TRAPEZ-IMPULSEN . 25 F. PRIMAERSTROM EINER SECHSPULSIGEN MITTELPUNKTSCHALTUNG . 27 G. LASTSPANNUNG BEI EINWEGGLEICHRICHTUNG MIT FREILAUFDIODE BZW. BEI REIN OHMSCHER LAST . 28 H. LASTSPANNUNG BEI ZWEIWEGGLEICHRICHTUNG MIT FREILAUFDIODE BZW. REIN OHMSCHER LAST . 31 I. LASTSPANNUNG BEI ZWEIWEGGLEICHRICHTUNG (ZWEIPULSIG) UND FUER ALLGE MEINE PULSZAHL P SOWIE LASTINDUKTIVITAET - OO; KEINE FREILAUFDIODE . . 34 J. LASTSPANNUNG IM DREIPULSIGEN FALL (KEINE FREILAUFDIODE, LASTINDUKTI VITAET - OO) . 41 K. LASTSPANNUNG IM SECHSPULSIGEN FALL (KEINE FREILAUFDIODE, LASTINDUK TIVITAET - OO) . 43 L. SPANNUNGSEINBRUECHE BEI KOMMUTIERUNGEN . 45 2.1.1.4 ERGAENZENDE BEMERKUNGEN ZU DEN FOURIERSCHEN REIHEN . 47 A. ZUSAMMENGESETZTE FUNKTIONEN . 47 B. FAST-FOURIER-TRANSFORMATION . 49 C. BILDUNG NEUER FUNKTIONEN DURCH VERSCHIEBUNG IN RICHTUNG ORDINATE ODER ABSZISSE . 49 D. WEITERE SPEZIELLE FOURIERREIHEN . 49 XXIV INHALTSVERZEICHNIS BAND 1 2.1.2 LAPLACETRANSFORMATION . 49 2.1.3 GEOMETRISCHE REIHEN, EXPONENTIELLE VERLAEUFE UND QUADRATISCHE GLEICHUNGEN . . 50 2.1.4 BERECHNUNG VON SCHALTUNGEN DER LEISTUNGSELEKTRONIK . 51 2.2 ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN . 55 2.2.1 ALLGEMEINES . 55 2.2.2 SPANNUNGEN UND ELEKTROMOTORISCHE KRAEFTE (ZAEHLPFEILE UND DEFINITIONEN) . 55 2.2.3 TRANSFORMATOREN . 56 2.2.4 DREHSTROMSYSTEME - VERHALTEN BEI OBERSCHWINGUNGEN . 57 2.2.5 LEISTUNGSARTEN UND KENNWERTE NICHTSINUSFOERMIGER STROEME UND SPANNUNGEN . . 59 A. EFFEKTIVWERTE . 59 B. WIRKLEISTUNGEN . 61 C. KENNWERTE . 62 A) SCHEITELFAKTOR . 62 B) FORMFAKTOR . 62 C) OBERSCHWINGUNGSGEHALT . 62 D) GRUNDSCHWINGUNGSGEHALT . 62 E) WELLIGKEIT . 62 D. LEISTUNGSBILANZ UND LEISTUNGSARTEN OBERSCHWINGUNGSBEHAFTETER STROE ME UND SPANNUNGEN . 63 2.2.6 KENNWERTE BEI NICHTSINUSFOERMIGEM STROM UND SINUSFOERMIGER SPANNUNG; LEISTUNGSFAKTOR UND VERSCHIEBUNGSFAKTOR . 68 2.3 LITERATUR . 70 ANHANG 2A. WINKELFUNKTIONEN - ADDITIONSTHEOREME . 72 3. BAUELEMENTE DER LEISTUNGSELEKTRONIK . 73 3.1 ALLGEMEINES . 73 3.2 EINFUEHRUNG IN DIE GRUNDBEGRIFFE DER HALBLEITERTECHNIK . 73 A) EIGENLEITUNG . 74 B) STOERSTELLENLEITUNG . 74 3.3 DIODE . 74 3.3.1 STATISCHES VERHALTEN . 75 A) P-N-UEBERGANG OHNE ANGELEGTE SPANNUNG . 75 B) P-N-UEBERGANG MIT AUSSEN IN DURCHLASSRICHTUNG ANGELEGTER SPANNUNG . 76 C) P-N-UEBERGANG MIT AUSSEN IN SPERRICHTUNG ANGELEGTER SPANNUNG . 76 3.3.2 DYNAMISCHES VERHALTEN . 77 A) SPERRSCHICHTKAPAZITAET . 77 B) DIFFUSIONSKAPAZITAET (KAPAZITAET EINER LEITENDEN DIODE) . 77 3.3.3 ABHAENGIGKEITEN VON DER TEMPERATUR . 78 A) TEMPERATURABHAENGIGKEIT DES SPERRSTROMES . 78 B) TEMPERATURABHAENGIGKEIT DER DURCHLASSSPANNUNG . 78 3.4 TRANSISTOREN . 79 3.4.1 AUFBAU UND WIRKUNGSWEISE . 79 3.4.2 STROMVERSTAERKUNG . 80 3.4.3 KENNLINIENFELD . 81 3.4.4 GRENZDATEN VON TRANSISTOREN UND KUEHLUNG . 83 3.4.4.1 SPANNUNGSGRENZEN . 83 A) DURCHBRUCH 1. ART . 83 B) PUNCH THROUGH . 83 C) DURCHBRUCH 2. ART (SECOND BREAKDOWN) . 83 3.4.4.2 STROMGRENZE . 83 3.4.4.3 LEISTUNGSGRENZE . 84 3.4.4.4 KUEHLUNG . 84 INHALTSVERZEICHNIS BAND 1 XXV 3.4.4.5 GRENZDATEN BEI SCHALT ODER IMPULSBETRIEB . 85 3.4.4.6 ZUSAMMENSTELLUNG DER GRENZWERTE . 86 3.4.4.7 LEBENSDAUER DES LEISTUNGSTRANSISTORS . 87 3.4.5 PARALLELSCHALTUNG UND VERLUSTE . 87 3.4.5.1 AUFTEILUNG DES GESAMTSTROMES . 87 3.4.5.2 STROM VERSTAERKUNGS VERLAUF UND MINIMALE STEUER UND DURCHLASS VERLUSTE 88 3.4.6 ZEITLICHES SCHALTVERHALTEN . 88 3.4.7 TRANSISTOREN FUER HOEHERE SPANNUNGEN . 89 3.5 THYRISTOREN . 92 3.5.1 AUFBAU UND WIRKUNGSWEISE . 92 3.5.2 STATISCHES VERHALTEN UND ZUENDUNG . 94 3.5.2.1 SPERRZUSTAND IN RUECKWAERTSRICHTUNG . 94 3.5.2.2 SPERRZUSTAND IN VORWAERTSRICHTUNG (BLOCKIERZUSTAND) . 95 3.5.2.3 DURCHLASSZUSTAND . 97 3.5.2.4 ZUENDVORGANG UND EINGANGSKENNLINIE . 97 3.5.2.5 EMPFOHLENE STEUERDATEN . 99 3.5.3 DYNAMISCHES VERHALTEN; SCHALTVORGAENGE . 100 3.5.3.1 GROSSE SPANNUNGSSTEILHEIT IN VORWAERTSRICHTUNG . 100 3.5.3.2 EINSCHALTVORGANG UND HOHES DI/DT . 100 A) ZUENDVERZUGSZEIT T G D . 100 B) DURCHSCHALTZEIT T GR . 101 C) ZUENDAUSBREITUNGSZEIT T GS (AUCH T SP ) . 101 3.5.3.3 AUSSCHALTVORGANG - FREIWERDEZEIT . 102 A) SPANNUNGSNACHLAUFZEIT T S . 103 B) FREIWERDEZEIT^ . 103 3.5.3.3.1 SPANNUNGSNACHLAUFZEIT T S - RUECKSTROM IR . 104 3.5.3.3.2 FREIWERDEZEIT^ . 104 3.5.4 THERMISCHES VERHALTEN - VERLUSTLEISTUNG . 105 3.5.4.1 STATISCHE VERLUSTE . 105 3.5.4.2 DYNAMISCHE VERLUSTE . 105 3.5.4.3 ERMITTLUNG DES TEMPERATURVERLAUFS UND KUEHLUNG . 106 3.5.5 BESCHALTUNG VON THYRISTOREN . 107 3.5.5.1 DAEMPFUNG DER AUSSCHALTUEBERSPANNUNGEN (TSE-BESCHALTUNG) . 107 3.5.5.2 SERIENSCHALTUNG VON THYRISTOREN . 111 3.5.5.3 PARALLELSCHALTUNG VON THYRISTOREN . 113 3.5.5.4 UEBERSTROM-UND UEBERSPANNUNGSSCHUTZ . 113 3.5.6 GRENZKENNLINIEN . 117 3.5.7 BAUFORMEN . 119 3.5.8 TECHNOLOGISCHE VERBESSERUNGEN . 120 3.5.8.1 AMPLIFYING GATE [GROESSERES (DI/DT) MAK ] . 120 3.5.8.2 QUERFELDEMITTER . 121 3.5.8.3 SHORTED EMITTER . 122 3.5.8.4 PIN-UEBERGAENGE, KANTENABSCHRAEGUNG (ERHOEHUNG DER SPERRSPANNUNG) . . 123 3.6 VERGLEICH VON TRANSISTOR UND THYRISTOR . 123 3.6.1 UNTERSCHIEDE IM AUFBAU UND IM STATISCHEN BETRIEB . 123 3.6.2 UNTERSCHIEDE IM SCHALTBETRIEB . 124 3.6.3 UNTERSCHIEDE IN DEN DYNAMISCHEN GRENZWERTEN UND BEI UEBERLASTUNG . 125 3.6.4 WEITERE UNTERSCHIEDE . 125 3.6.5 ZUSAMMENFASSUNG . 125 3.7 WEITERE (KLASSISCHE) BAUELEMENTE DER LEISTUNGSELEKTRONIK . 126 3.7.1 UNIJUNCTION-TRANSISTOR (DOPPELBASISDIODE) . 126 3.7.2 TRIAC . 127 XXVI INHALTSVERZEICHNIS BAND 1 3.7.3 DIAC, GLIMMLAMPE . 128 3.8 LITERATUR . 128 4. LEISTUNGSTEIL LEISTUNGSELEKTRONISCHER SCHALTUNGEN . 131 4.1 KLASSIFIKATION LEISTUNGSELEKTRONISCHER SCHALTUNGEN . 131 4.1.1 ALLGEMEINES . 131 4.1.2 EINTEILUNGSGRUNDSAETZE LEISTUNGSELEKTRONISCHER SCHALTUNGEN . 131 A. KLASSIFIZIERUNG NACH DIN . 131 A) KLASSIFIKATION NACH DER FUEHRUNG, D. H. NACH DER HERKUNFT DER KOM MUTIERUNGSSPANNUNG . 131 B) KLASSIFIKATION NACH DER HERKUNFT DER TAKTFREQUENZ . 133 C) KLASSIFIKATION NACH DER ART DER ENERGIEUMWANDLUNG . 133 B. KLASSIFIKATION NACH GENERAL ELECTRIC . 133 C. UNTERSCHEIDUNG NACH DEN VERWENDETEN ELEKTRISCHEN SCHALTELEMENTEN . 134 D. KLASSIFIKATION NACH ANWENDUNGSGEBIETEN, LEISTUNGSBEREICHEN ETC. . . 134 4.2 FREMDGEFUEHRTE SCHALTUNGEN . 134 4.2.1 ALLGEMEINES . 134 4.2.2 NETZGEFUEHRTE SCHALTUNGEN . 135 4.2.2.1 GRUNDBEGRIFFE ZUR ARBEITSWEISE NETZGEFUEHRTER SCHALTUNGEN . 135 4.2.2.1.1 LOESCHUNG . 135 4.2.2.1.2 ZUENDVERZOEGERUNG UND KOMMUTIERUNG . 136 4.2.2.1.3 GRUNDLEGENDE BETRIEBSFAELLE . 142 A) REIN OHMSCHE LAST . 142 B) OHMSCHE LAST UND GEGENSPANNUNG . 143 C) INDUKTIVITAET ALS LAST . 145 D) KAPAZITAET ALS LAST . 147 E) INDUKTIVITAETEN L A IN DEN VENTILZWEIGEN . 150 F) GEGENSPANNUNG IM VERKETTETEN KREIS UNTER BERUECKSICHTIGUNG DER IN DUKTIVITAETEN L A . 152 G) OHMSCHER WIDERSTAND UND INDUKTIVITAET ALS LAST . 155 4.2.2.1.4 UEBERLAPPUNG . 161 4.2.2.2 ANSCHNITTSTEUERUNG: GLEICH-UND WECHSELRICHTERBETRIEB; UEBERLAPPUNG . 161 4.2.2.2.1 PRINZIPIELLES ZUR SPANNUNGSSTEUERUNG . 161 4.2.2.2.2 STEUERUNGSKENNLINIEN BEI ANSCHNITTSTEUERUNG FUER P = 2 . 163 A) REIN OHMSCHE LAST . 163 B) OHMSCH-INDUKTIVE UND REIN INDUKTIVE LAST . 164 4.2.2.2.3 LUECKENDER UND NICHTLUECKENDER BETRIEB UND STEUERUNGSGESETZE FUER P 2 . 164 4.2.2.2.4 WECHSELRICHTERBETRIEB BEI NETZFUEHRUNG . 167 4.2.2.2.5 UEBERLAPPUNG . 170 4.2.2.2.6 INNERE SPANNUNGSABFAELLE . 178 4.2.2.3 GRUNDLEGENDE ARTEN VON NETZGEFUEHRTEN SCHALTUNGEN . 180 4.2.2.3.1 MITTELPUNKTSCHALTUNGEN . 180 4.2.2.3.2 BRUECKENSCHALTUNGEN . 182 A. VOLLGESTEUERTE BRUECKEN . 182 A) EINPHASIGES SYSTEM . 182 B) DREIPHASIGES SYSTEM . 184 B. HALBGESTEUERTE BRUECKEN . 188 A) EINPHASIGES SYSTEM MIT SYMMETRISCHER STEUERUNG . 188 B) EINPHASIGES SYSTEM MIT UNSYMMETRISCHER STEUERUNG . 191 C) HALBGESTEUERTE DREIPHASEN-BRUECKENSCHALTUNG . 192 4.2.2.3.3 SAUGDROSSELSCHALTUNG . 194 INHALTSVERZEICHNIS BAND 1 XXVII 4.2.2.3.4 WECHSELSTROM SOWIE DREHSTROMSCHALTER UND -STEILER . 200 WECHSELSTROMSTELLER . 202 DREHSTROMSTELLER . 203 WECHSEL UND DREHSTROMSCHALTER . 209 4.2.2.4 SPEZIELLE PROBLEME DER SCHALTUNGEN MIT NETZFUEHRUNG . 210 A. SPERRSPANNUNGEN AN DEN ELEKTRISCHEN VENTILEN . 210 B. UEBERSTROM UND KURZSCHLUSSVERHALTEN . 214 A) SCHALTUNG M3 UNGESTEUERT . 214 B) SCHALTUNG M3 GESTEUERT . 215 C) SCHALTUNG B6 UNGESTEUERT . 215 D) SCHALTUNG B 6 GESTEUERT . 217 C. BETRIEBSKENNLINIEN (AEUSSERE CHARAKTERISTIK) . 223 D. KIPPUNG . 236 4.2.3 LASTGEFUEHRTE SCHALTUNGEN . 237 4.3 SELBSTGEFUEHRTE SCHALTUNGEN . 246 4.3.1 ALLGEMEINES . 246 4.3.2 GLEICHSTROMSTELLER . 247 4.3.2.1 PRINZIPIELLE WIRKUNGSWEISE . 247 A) KEINE ZULEITUNGSINDUKTIVITAET . 251 B) BERUECKSICHTIGUNG DER ZULEITUNGSINDUKTIVITAET L E . 252 4.3.2.2 ANORDNUNG VON LOESCHSCHALTUNGEN . 255 4.3.2.3 WEITERE LOESCHSCHALTUNGEN UND ERWEITERUNGEN . 257 4.3.2.3.1 ALLGEMEINES . 257 4.3.2.3.2 SYSTEMATIK DER LOESCHSCHALTUNGEN . 257 A. SCHALTUNGEN MIT NUR EINEM THYRISTOR . 257 A) LOESCHUNG MIT HILFE EINER (Z. B. EXTERNEN) WECHSELSPANNUNGS QUELLE - SCHALTUNG MIT NUR EINEM THYRISTOR . 257 B) LOESCHUNG MIT HILFE VON SCHWINGKREISEN . 258 B. SCHALTUNGEN MIT MEHREREN THYRISTOREN . 259 A) SCHALTUNGEN MIT LOESCHTHYRISTOREN . 259 B) SCHALTUNGEN MIT MEHREREN HAUPTTHYRISTOREN . 262 4.3.2.3.3 SCHALTUNGSTECHNISCHE ERWEITERUNGEN UND VERBESSERUNGEN DER LOESCHSCHALTUNGEN . 264 4.3.2.4 ENERGIERUECKGEWINNUNG . 267 4.3.2.5 ZWEI UND VIERQUADRANTENSTELLER, PRINZIP DES SELBSTGEFUEHRTEN WECH SELRICHTERS . 269 A) ZWEIQUADRANTENSTELLER . 269 B) VIERQUADRANTENSTELLER . 270 4.3.2.6 PULSGESTEUERTER WIDERSTAND . 272 4.3.2.7 EINSCHALTPROBLEME BEI GLEICHSTROMSTELLERN BZW. BEI LOESCHSCHALTUNGEN 272 4.3.3 SELBSTGEFUEHRTE WECHSELRICHTER, PULS WECHSELRICHTER . 273 4.3.3.1 ALLGEMEINES . 273 4.3.3.2 EINPHASIGE SCHALTUNGEN . 274 4.3.3.2.1 MITTELPUNKTSCHALTUNGEN . 274 A) PRINZIPIELLE WIRKUNGSWEISE . 274 B) PRINZIPIELLES ZUR KOMMUTIERUNG: FOLGELOESCHUNG UND EINZELLOESCHUNG 280 C) WEITERE DETAILS ZUR FOLGELOESCHUNG . 282 CL) RUECKARBEITSDIODEN . 282 C2) SPERRDIODEN . 288 4.3.3.2.2 BRUECKENSCHALTUNGEN . 288 A. EINZELLOESCHUNG . 288 A) TREIBEN . 289 XXVIII INHALTSVERZEICHNIS BAND 1 B) UMSCHALTEN VON TREIBEN AUF FREILAUF . 290 C) UMSCHALTEN VON TREIBEN AUF GEGENSPANNUNG . 290 B. FOLGELOESCHUNG . 292 43.3.3 DREIPHASIGE WECHSELRICHTER . 293 4.3.33.1 ALLGEMEINES . 293 4.3.33.2 PHASENFOLGELOESCHUNG . 294 4.3.3.33 SPANNUNGSVERLAEUFE . 298 A) 120-LEITBEREITSCHAFT . 299 AL) REIN OHMSCHE LAST . 299 A2) OHMSCH-INDUKTIVE LAST . 300 B) 1 80-LEITBEREITSCHAFT . 309 4.3.33.4 EINZELLOESCHUNG . 309 4.3.33.5 BELASTUNG DURCH WECHSELSTROMMOTOREN . 311 4.3.33.6 STEUERUNG DER AUSGANGSSPANNUNG . 316 4.3.33.7 ZWISCHENKREISE, UMRICHTER . 316 4.3.33.8 (SPANNUNGS-)WECHSELRICHTER (UMRICHTER) MIT STEUERBARER ZWI SCHENKREISSPANNUNG . 317 A) ALLGEMEINES UND PHASENFOLGELOESCHUNG . 317 B) PHASENLOESCHUNG . 320 4.3.33.9 (PULS-)WECHSELRICHTER (UMRICHTER) MIT KONSTANTER ZWISCHENKREIS SPANNUNG (PULS-SPANNUNGSWECHSELRICHTER) . 323 4.3.3.3.1 0 WECHSELRICHTER (UMRICHTER) MIT GLEICHSTROMZWISCHENKREIS (STROMWECHSELRICHTER) . 323 4.3.3.3.1 1 VERGLEICH VON SPANNUNGSWECHSELRICHTEM UND STROMWECHSEL RICHTERN SOWIE ZUSAMMENFASSUNG 326 I) ZUSAMMENFASSUNG DER EIGENSCHAFTEN SELBSTGEFUEHRTER WECHSELRICH TER IM ALLGEMEINEN . 326 1. STROMWECHSELRICHTER . 327 A. EIGENSCHAFTEN . 327 B . SCHALTUNGSTECHNIK (STRUKTUREN) UND STEUERUNG DER AUSGANGS SPANNUNG . 327 A) SCHALTUNGSSTRUKTUREN . 327 B) AUSGANGSSPANNUNGSSTEUERUNG . 328 C. VORTEILE . 328 D. NACHTEILE . 329 2. SPANNUNGSWECHSELRICHTER . 329 A. EIGENSCHAFTEN . 329 B. SCHALTUNGSTECHNIK (STRUKTUREN) UND STEUERUNG DER AUSGANGS SPANNUNG . 330 A) SCHALTUNGSSTRUKTUREN . 330 B) AUSGANGSSPANNUNGSSTEUERUNG . 330 C. VORTEILE . 330 D. NACHTEILE . 330 II) SPEZIELLERE AUSSAGEN ZU DEN ZWISCHENKREISWECHSELRICHTERN . 330 LOESCHUNGSARTEN . 331 4.3.3.3.1 2 BETRIEBSKENNLINIEN SELBSTGEFUEHRTER SCHALTUNGEN . 332 4.4 LITERATUR . 333 ANHANG 4A. DIMENSIONIERUNGSVERGLEICH FUER ANTRIEBE MIT UND OHNE LEISTUNGSELEKTRONIK . 335 4A.1 ALLGEMEINES 335 4A.2 MOMENTEN / ZEIT-BZW. DREHZAHL / ZEIT-VERLAUF . 336 4A.3 ASYNCHRONMOTOR UND VENTILATOR MIT VERSTELLBAREN FLUEGELN . 336 A) WAHL DES MOTORS . 336 INHALTSVERZEICHNIS BAND 1 XXIX B) ALLGEMEINE BESTIMMUNG DER LEISTUNGEN UND VERLUSTE . 337 C) NUMERISCHE AUSWERTUNG . 338 4A.4 GLEICHSTROMMOTOR UND VENTILATOR MIT FESTSTEHENDEN FLUEGELN . 343 A) WAHL DES MOTORS . 343 B) ALLGEMEINE BESTIMMUNG DER LEISTUNGEN UND VERLUSTE . 344 C) NUMERISCHE AUSWERTUNG . 348 4A.5 BERECHNUNG DER BLINDLEISTUNGEN FUER BEIDE MOTOREN . 353 A) ASYNCHRONMOTOR . 353 B) GLEICHSTROMMOTOR . 354 4A.6 ZUSAMMENFASSUNG . 355 ANHANG 4B. MINDESTZEITEN BEI LOESCHSCHALTUNGEN . 355 A) SCHALTUNG NACH ABB. 4.91 . 355 B) SCHALTUNG NACH ABB. 4.88A . 360 C) SCHALTUNG NACH ABB. 4.95 . 364 D) ZUSAMMENFASSUNG . 364 ANHANG 4C. GRAPHISCHE ANALYSE, BETRIEBSKENNLINIEN UND LOESCHKREISSTRUKTUREN . 365 4C.1 ALLGEMEINES . 365 4C.2 U-ZI-DIAGRAMM FUER DEN LOESCHKONDENSATOR EINES GLEICHSTROMSTELLERS . 365 4C.3 AUFLADEVORGANG BEI SELBSTGEFUEHRTEN WECHSELRICHTERN . 366 4C.4 MCMURRAY-INVERTER . 366 4C.5 BETRIEBSKENNLINIEN . 369 4C.6 STRUKTUREN DER LOESCHSCHALTUNGEN . 371 ANHANG 4D. BEMERKUNGEN ZU DEN TAFELN 4.1 UND 4.2 . 375 4D.1 TAFEL 4.1 (SYSTEME DER LEISTUNGSELEKTRONIK) . 375 4D.2 TAFEL 4.2 (STRUKTUREN SELBSTGEFUEHRTER SCHALTUNGEN) . 378 ANHANG 4E. DIMENSIONIERUNGSHINWEISE . 378 4E.1 NETZGEFUEHRTE SCHALTUNGEN . 378 4E.2 SELBSTGEFUEHRTE SCHALTUNGEN . 378 4E.2.1 GLEICHSTROMSTELLER . 378 A) BESTIMMUNG DER GROESSE DES LOESCHKONDENSATORS UND ALLGEMEINES ZUR THY RISTORAUSWAHL . 378 B) DIMENSIONIERUNG DES LOESCHKONDENSATORS HINSICHTLICH SPANNUNGSFESTIG KEIT . 379 C) EINFLUSS VON NICHT GEGLAETTETEM LASTSTROM . 380 D) DIMENSIONIERUNG VON L U . 381 4E.2.2 SELBSTGEFUEHRTE WECHSELRICHTER . 382 4E.2.2.1 ALLGEMEINES . 382 4E.2.2.2 DIMENSIONIERUNG VON KONDENSATOREN UND INDUKTIVITAETEN . 382 4E.2.2.2.1 SPANNUNGSWECHSELRICHTER . 382 A) ALLGEMEINES . 382 B) DIMENSIONIERUNG VON SCHWINGKREISEN AM BEISPIEL DER SCHAL TUNG NACH ABB. 4C.2 . 382 C) DIMENSIONIERUNG BEI EINZELLOESCHUNG . 385 D) DIMENSIONIERUNG BEI PHASENFOLGELOESCHUNG . 388 4E.2.2.2.2 STROMWECHSELRICHTER . 389 4E.2.2.3 DIMENSIONIERUNG VON THYRISTOREN UND DIODEN . 390 4E.2.2.4 DIMENSIONIERUNG DER ZWISCHENKREISE . 393 4E.3 AUSLEGUNG DER STEUERUNGSKREISE . 394 5. STEUERUNG UND BETRIEB LEISTUNGSELEKTRONISCHER SCHALTUNGEN (STEUERUNGSKREISE, SCHAL TUNGEN FUER ANTRIEBE UND REGELUNGEN) . 395 5.1 ALLGEMEINES . 395 XXX INHALTSVERZEICHNIS BAND 1 5.2 STEUERUNGSKREISE FUER PHASENANSCHNITT SOWIE FUER WECHSEL-UND DREHSTROMSTELLER . 396 5.2.1 STEUERUNGEN BEI LASTEN MIT VERNACHLAESSIGBARER INDUKTIVITAET UND ALLGEMEINE PRIN ZIPIEN . 396 5.2.2 STEUERUNGEN BEI VERBRAUCHERN MIT INDUKTIVEM ANTEIL . 402 5.3 STEUERUNGSKREISE FUER NULLSPANNUNGSSTEUERUNG (IMPULSPAKETSTEUERUNG) . 404 5.3.1 ALLGEMEINES . 404 5.3.2 LASTEN MIT VERNACHLAESSIGBARER INDUKTIVITAET . 405 5.3.2.1 NULLSPANNUNGSSCHALTER IN DISKRETER AUSFUEHRUNG . 405 5.3.2.2 INTEGRIERTE NULLSPANNUNGSSCHALTER . 406 5.3.3 INDUKTIVE LAST - NULLSTROMSTEUERUNG . 407 5.4 STEUERUNGEN BEI ANTRIEBEN MIT NETZGEFUEHRTEN STROMRICHTERN . 409 5.4.1 EINFUEHRUNG, DREHMOMENT-DREHZAHL-DIAGRAMM . 409 5.4.2 EINQUADRANTENBETRIEB . 411 A) EINPHASIGE HALBGESTEUERTE BRUECKENSCHALTUNG . 411 B) DREIPHASIGE HALBGESTEUERTE BRUECKENSCHALTUNG . 412 5.4.3 ZWEIQUADRANTENBETRIEB . 412 5.4.4 UMKEHRBETRIEB (VIERQUADRANTENBETRIEB) . 413 A) ALLGEMEINES: EINGRIFFE IM ANKERKREIS UND IM FELDKREIS . 413 B) ANKERKREISUMSCHALTUNG . 414 C) KREISSTROMFREIE ANKERSTROMUMKEHR . 415 D) KREISSTROMBEHAFTETE ANKERSTROMUMKEHR . 417 D 1) UMKEHRSTROMRICHTER MIT MITTELPUNKTSCHALTUNGEN . 417 D2) UMKEHRSTROMRICHTER MIT BRUECKENSCHALTUNGEN . 422 E) FELDUMKEHR DURCH GESTEUERTE STROMRICHTER . 426 F) FELDKREISUMSCHALTUNG . 427 5.4.5 ZUSAMMENFASSUNG DER STEUERUNGSGESETZE . 427 5.4.5.1 VOLLGESTEUERTE SCHALTUNGEN OHNE FREILAUFDIODE . 427 5.4.5.2 VOLLGESTEUERTE SCHALTUNGEN MIT FREILAUFDIODE . 428 5.4.5.3 HALBGESTEUERTE SCHALTUNGEN . 429 A) GUTE GLAETTUNG . 429 B) OHMSCHE LAST . 429 5.4.5.4 ZUSAMMENFASSUNG DER STEUERKENNLINIEN UND KOMPOUNDIERUNG . 429 5.5 STEUERUNGSMETHODEN FUER GLEICHSTROMSTELLER . 430 A) IMPULSBREITENSTEUERUNG . 431 B) IMPULSFOLGESTEUERUNG . 431 C) ZWEIPUNKTREGELUNG . 432 5.6 STEUERUNGSMETHODEN FUER SELBSTGEFUEHRTE WECHSELRICHTER IM ALLGEMEINEN . 436 5.6.1 STEUERUNG DER EINGANGSGLEICHSPANNUNG . 436 5.6.2 ZUENDEINSATZSTEUERUNG (ZUENDWINKELSTEUERUNG, IMPULSBREITENSTEUERUNG MIT EI NEM ANSTEUERIMPULS PRO HALBSCHWINGUNG) . 436 5.6.3 IMPULSBREITENSTEUERUNG (MIT MEHR ALS EINEM ANSTEUERIMPULS PRO HALBSCHWIN GUNG; EINFACHE FORM DES PULSWECHSELRICHTERS) . 439 5.6.4 ERZEUGUNG SINUSAEHNLICHER SPANNUNGEN (PULSWECHSELRICHTER) . 439 5.6.5 ERHOEHUNG DER PULSZAHL . 448 5.6.6 GENERELLES ZUM DREIPHASIGEN BETRIEB . 449 5.7 SPEZIELLE GESICHTSPUNKTE ZU DEN STEUERUNGSMETHODEN FUER UMRICHTER MIT ZWISCHEN KREIS . 449 5.7.1 ALLGEMEINE STEUERUNG . 449 5.7.2 YYSTROMRICHTERMOTOR " . 452 5.8 DIREKTUMRICHTER UND IHRE STEUERUNGEN . 454 A) TRAPEZUMRICHTER . 454 B) STEUERUMRICHTER . 457 INHALTSVERZEICHNIS BAND 1 XXXI 5.9 TRANSVEKTORREGELUNG . 461 5.10 WEITERE STEUERUNGSARTEN . 462 5.11 LITERATUR . 463 6. NETZ UND LASTVERHALTEN LEISTUNGSELEKTRONISCHER SCHALTUNGEN . 465 6.1 PRINZIPIELLES ZU DEN NETZRUECKWIRKUNGEN . 465 6.1.1 ALLGEMEINES . 465 6.1.2 VORSCHRIFTEN . 468 6.1.2.1 INTERNATIONALE VORSCHRIFTEN UND ELEKTRISCHE NETZE . 468 A) ALLGEMEINES . 468 B) NETZIMPEDANZEN . 469 C) GENORMTE NETZIMPEDANZ . 471 D) KURZSCHLUSSLEISTUNG . 472 E) ZULAESSIGE GROESSE VON SPANNUNGSOBERSCHWINGUNGEN BEI ANSCHNITTSTEUERUNG 472 F) FLICKER . 472 G) STATISTISCHE UEBERLEGUNGEN . 473 6.1.2.2 NATIONALE VORSCHRIFTEN . 473 A) SYMMETRISCHE PHASENANSCHNITTSTEUERUNG . 474 B) UNSYMMETRISCHE PHASENANSCHNITTSTEUERUNG . 474 C) GRENZEN DER TAKTLEISTUNG BEI SCHWINGUNGSPAKETSTEUERUNG . 474 6.1.2.3 ERGAENZENDE BEMERKUNGEN . 475 6.2 LEISTUNGSFAKTOR UND OBERSCHWINGUNGEN . 475 6.2.1 GESTEUERTE GLEICH-UND WECHSELRICHTER MIT NETZFUEHRUNG . 475 6.2.1.1 LEISTUNGSFAKTOR COS (1 . 475 6.2.1.2 OBERSCHWINGUNGEN DES NETZSTROMES UND DER LASTSPANNUNG . 477 6.2.1.2.1 UEBERLAPPUNG U = 0 . 477 A) VOLLGESTEUERTE SCHALTUNGEN OHNE FREILAUFDIODE . 477 B) HALBGESTEUERTE SCHALTUNGEN BZW. VERWENDUNG EINER FREILAUFDIODE . . 483 6.2.1.2.2 UEBERLAPPUNG U 0 . 487 6.2.1.2.3 KOMMUTIERUNGSEINBRUECHE . 488 6.2.2 NULLSPANNUNGSSTEUERUNG (IMPULSPAKET-ODER SCHWINGUNGSPAKETSTEUERUNG) . 491 6.2.3 WECHSELSTROM UND DREHSTROMSTELLER . 492 6.2.4 DIREKTUMRICHTER . 493 6.3 MASSNAHMEN ZUR VERBESSERUNG DES LEISTUNGSFAKTORS UND DES OBERSCHWINGUNGSGEHALTES 493 6.3.1 ALLGEMEINES . 493 6.3.2 MASSNAHMEN DURCH GEEIGNETE WAHL BZW. AUSLEGUNG DER LEISTUNGSELEKTRONISCHEN SCHALTUNG . 494 6.3.2.1 VERBESSERUNG DES LEISTUNGSFAKTORS . 494 6.3.2.1.1 FREILAUFDIODEN . 494 6.3.2.1.2 FOLGESTEUERUNG . 496 6.3.2.1.3 VOLLSTAENDIGE ELIMINATION DER PHASENVERSCHIEBUNG UND ERZEU GUNG KAPAZITIVEN VERHALTENS . 500 6.3.2.1.4 WEITERE METHODEN ZUR REDUKTION DER PHASENVERSCHIEBUNG IM NETZ . 501 6.3.2.1.5 VERGLEICH DER ANGEGEBENEN METHODEN BEZUEGLICH BLINDLEISTUNG . 501 6.3.2.2 REDUKTION DER NETZSTROMHARMONISCHEN . 502 6.3.2.2.1 ERHOEHUNG DER PULSZAHL . 502 6.3.2.2.2 STEUERUNGSTECHNISCHE MASSNAHMEN ZUR REDUKTION DER NETZSTROM OBERSCHWINGUNGEN . 503 6.3.2.3 GLEICHZEITIGE OPTIMIERUNG VON LEISTUNGSFAKTOR UND OBERSCHWINGUNGS GEHALT . 505 XXXII INHALTSVERZEICHNIS BAND 1 6.3.3 KOMPENSATIONSMETHODEN (STOERUNGSMINDERUNG DURCH ZUSATZEINRICHTUNGEN AUSSERHALB DER LEISTUNGSELEKTRONISCHEN SCHALTUNG) . 505 6.3.3.1 ALLGEMEINES . 505 6.3.3.2 VERBESSERUNG DES LEISTUNGSFAKTORS . 506 6.3.3.3 VERBESSERUNG DES OBERSCHWINGUNGSVERHALTENS . 507 6.3.3.3.1 FILTER (SAUGKREISE) . 507 6.3.3.3.2 STATISTISCHE KOMPENSATION VON OBERSCHWINGUNGEN . 510 6.4 PULSZEITSTEUERUNG ZUR OBERSCHWINGUNGSGEHALTS-UND LEISTUNGSFAKTOROPTIMIERUNG . 512 6.4.1 ALLGEMEINE PRINZIPIEN . 512 6.4.2 STEUERUNGSGESETZE FUER OHMSCHE LAST . 515 6.4.3 STEUERUNGSGESETZE FUER INDUKTIVE LAST . 517 6.5 FILTER (SAUGKREISE, SIEBKREISE) . 519 6.5.1 ALLGEMEINES . 519 6.5.2 FILTER BEI NETZGEFUEHRTEN SCHALTUNGEN . 520 6.5.2.1 GLAETTUNG VON LASTSPANNUNGEN . 520 A) GLAETTUNGSINDUKTIVITAET . 520 B) ALLGEMEINE FILTER . 523 6.5.2.2 GLAETTUNG DES NETZSTROMES . 525 6.5.3 FILTER FUER SELBSTGEFUEHRTE SCHALTUNGEN . 525 6.5.3.1 AUFBAU UND UEBERTRAGUNGSFUNKTION . 525 6.5.3.2 DIMENSIONIERUNG VON L UND C . 528 6.5.3.3 DAS OTT-FILTER . 530 6.5.3.4 WEITERE METHODEN ZUR VERBESSERUNG DER AUSGANGSSPANNUNG . 531 6.6 TRANSFORMATORENFUERSTROMRICHTER . 531 6.6.1 ALLGEMEINES . 531 6.6.2 EINPULS-MITTELPUNKTSCHALTUNG (ML) . 536 6.6.3 ZWEIPULS-MITTELPUNKTSCHALTUNG (M2) . 538 6.6.4 ZWEIPULS-BRUECKENSCHALTUNG (B2) . 540 A) GROSSE GLAETTUNGSDROSSEL (INDUKTIVE LAST), VOLLGESTEUERT . 540 B) OHMSCHE LAST, VOLLGESTEUERT . 540 C) HALBGESTEUERTE BRUECKENSCHALTUNGEN (B2H) . 541 6.6.5 DREIPULS-MITTELPUNKTSCHALTUNG (M3) . 541 6.6.6 SECHSPULSSCHALTUNGEN . 545 6.6.6.1 DREIPHASIGE REIHENSCHALTUNG . 545 6.6.6.2 SECHSPULS-BRUECKENSCHALTUNG (DREIPHASEN-BRUECKENSCHALTUNG B6) . . . 546 6.6.6.3 SECHSPULS-MITTELPUNKTSCHALTUNG (M6) . 549 6.6.6.4 SAUGDROSSELSCHALTUNG (DOPPEL-DREIPULS-MITTELPUNKTSCHALTUNG, PARAL LEL, M3.2) . 551 6.6.6.4.1 BERECHNUNG DER TRANSFORMATORTYPENLEISTUNG . 551 6.6.6.4.2 BERECHNUNG DER SAUGDROSSELTYPENLEISTUNG . 553 6.6.6.4.3 SPERRSPANNUNG . 554 6.6.6.5 VERGLEICHENDES BEISPIEL: DIMENSIONIERUNG MIT BRUECKEN UND SAUGDROS SELSCHALTUNG . 554 A) SAUGDROSSELSCHALTUNG . 555 B) SECHSPULS-BRUECKENSCHALTUNG MIT YYO . 555 6.6.7 ERGAENZENDE BEMERKUNGEN . 556 6.6.7.1 BERUECKSICHTIGUNG DER UEBERLAPPUNG . 556 6.6.7.2 BERUECKSICHTIGUNG DER MAGNETISIERUNGSKENNLINIEN . 556 6.6.8 BEMERKUNGEN ZU TAFEL 6.1 (SPANNUNGEN UND STROEME WICHTIGER NETZGEFUEHRTER SCHALTUNGEN MIT ZAHLENBEISPIELEN) 557 6.7 LITERATUR . 559 INHALTSVERZEICHNIS BAND 1 XXXIII 7. FUNKSTOERUNGEN (ELEKTROMAGNETISCHE BEEINFLUSSUNGEN, EMB) UND ELEKTROMAGNETISCHE VERTRAEGLICHKEIT (EMV) . 562 7.1 EINFUEHRUNG . 562 7.2 UEBERBLICK UEBER DIE ENTSTEHUNG UND REDUZIERUNG ELEKTROMAGNETISCHER BEEINFLUSSUNGEN 565 7.3 VORSCHRIFTEN, NORMEN UND MESSMETHODEN . 568 7.3.1 ALLGEMEINES . 568 7.3.2 STOERSPANNUNG IM BEREICH VON 0 BIS 20 KHZ UND GEFAEHRDUNGSSPANNUNG . 569 7.3.2.1 PRAKTISCHES BEISPIEL . 569 7.3.2.2 GERAEUSCHSPANNUNG (STOER UND FREMDSPANNUNG) . 570 7.3.2.3 LAENGSSPANNUNG (GEFAEHRDUNGSSPANNUNG) . 570 7.3.3 STOERUNGEN IM BEREICH VON 150 KHZ BIS 30 MHZ . 571 7.3.4 STOERUNGEN IM BEREICH AB 30 MHZ . 573 7.3.5 ZUSAMMENFASSUNG . 575 7.4 BERECHNUNGEN VON BEEINFLUSSUNGSSPANNUNGEN . 575 7.5 ENTSTOERUNGSMASSNAHMEN . 576 7.6 LITERATUR . 579 8. ANWENDUNGEN UND SPEZIELLE PROBLEME DER LEISTUNGSELEKTRONIK (ERGAENZUNGEN UND UEBER BLICK) . 582 8.1 ALLGEMEINES . 582 8.2 HOCHSPANNUNGSGLEICHSTROMUEBERTRAGUNG (HGUE) . 583 8.3 UNTERBRECHUNGSFREIE STROMVERSORGUNG (USV) . 585 8.4 LEISTUNGSELEKTRONIK IN FLUGZEUGEN UND IN DER RAUMFAHRT . 586 8.5 ERZEUGUNG HOHER GLEICHSPANNUNG FUER GERINGE LEISTUNGEN . 587 8.6 NETZGERAETE . 590 8.7 STROMVERSORGUNG IN DER ELEKTROCHEMIE . 590 8.8 WEITERE STROMVERSORGUNGSANLAGEN . 590 8.9 THYRISTOR-WECHSELSPANNUNGSREGLER . 591 8.10 LADEGLEICHRICHTER . 592 8.11 WIDERSTANDSSCHWEISSEN . 592 8.12 ANWENDUNGEN VON WECHSEL UND DREHSTROMSTELLERN . 593 8.13 THYRISTOREN BEI INDUKTIONSHEIZUNGS UND INDUKTIONSSCHMELZANLAGEN . 593 8.14 VERSCHIEDENE ANWENDUNGEN FUER KLEINE LEISTUNGEN . 593 8.15 THYRISTORERREGUNG VON SYNCHRONMASCHINEN . 593 8.16 LEISTUNGSELEKTRONISCHE SCHALTUNGEN ZUR VERBESSERUNG DES LEISTUNGSFAKTORS IN NETZEN . 593 8.17 OBERSCHWINGUNGEN (NETZRUECKWIRKUNGEN UND FUNKSTOERUNGEN) . 594 8.18 STROMRICHTERANTRIEBE EINSCHLIESSLICH ANWENDUNGEN IN FAHRZEUGEN . 594 A) GLEICHSTROMANTRIEBE . 594 B) WECHSELSTROMANTRIEBE . 594 8.18.1 GLEICHSTROMANTRIEBE . 596 8.18.1.1 ANWENDUNG VON NETZGEFUEHRTEN STROMRICHTERN . 596 8.18.1.2 ANWENDUNG VON GLEICHSTROMSTELLERN . 598 8.18.2 WECHSELSTROMANTRIEBE . 599 8.18.2.1 SYSTEME MIT NICHT STEUERBARER FREQUENZ . 600 A) DREHSTROMSTELLER . 600 B) UNTERSYNCHRONE STROMRICHTERKASKADE . 600 C) GEPULSTER LAEUFERWIDERSTAND . 601 8.18.2.2 SYSTEME MIT STEUERBARER FREQUENZ . 601 A) DIREKTUMRICHTER . 601 B) SELBSTGEFUEHRTE UMRICHTER . 602 8.18.3 VERGLEICH DREHSTROMANTRIEB - GLEICHSTROMANTRIEB . 603 8.19 ALLGEMEINES UEBER DIMENSIONIERUNGEN VON SYSTEMEN DER LEISTUNGSELEKTRONIK . 604 XXXIV INHALTSVERZEICHNIS BAND 1 8.20 THYRISTORSTEUERUNG MIT MIKROPROZESSOREN . 604 8.21 AKTUELLE ENTWICKLUNGSTENDENZEN DER LEISTUNGSELEKTRONIK . 608 8.22 LITERATUR . 608 ANHANG 8A. NEUERE METHODEN FUER SPANNUNGSSTEUERUNGEN UND STROMREGELUNGEN . 614 9. ZEITSCHRIFTEN, NORMEN UND VORSCHRIFTEN, KONFERENZEN UND SAMMELWERKE . 618 9.1 EINLEITUNG . 618 9.2 DEUTSCH UND ENGLISCHSPRACHIGE FACHZEITSCHRIFTEN, IN DENEN REGELMAESSIG (ZUMINDEST DES OEFTEREN) LEISTUNGSELEKTRONISCHE PROBLEME BEHANDELT WERDEN BZW. WURDEN . 618 9.3 KONFERENZEN . 620 9.4 SAMMELWERKE . 623 9.5 NORMEN . 624 9.5.1 GRUNDLEGENDE NORMEN . 625 9.5.2 BAUELEMENTE . 626 9.5.3 SCHALTUNGSTECHNIK . 626 9.5.4 NETZRUECKWIRKUNGEN . 627 9.5.5 EMV . 627 9.5.6 ZUSAMMENFASSENDE UND ERLAEUTERNDE PUBLIKATIONEN ZU DEN DEUTSCHEN (BZW. AUCH ZU INTERNATIONALEN) VORSCHRIFTEN ZUR EMV . 627 10. NEUERE AKTIVE BAUELEMENTE, ANSTEUERUNGEN UND BESCHALTUNGEN . 629 10.1 EINFUEHRUNG . 629 10.1.1 GRUNDSAETZLICHES . 629 10.1.2 MODERNE LEISTUNGSHALBLEITER (UEBERBLICK) . 629 10.1.3 ALLGEMEINE BETRACHTUNG VON LEITMECHANISMEN IN HALBLEITERN . 632 A) ZUFUHR VON ENERGIE . 632 B) MAJORITAETSLADUNGSTRAEGER . 632 B) MINORITAETSLADUNGSTRAEGER . 633 10.2 DIODEN IN DER LEISTUNGSELEKTRONIK . 635 10.2.1 EINLEITUNG . 635 10.2.2 EIN UND AUSSCHALTVERHALTEN SCHNELLER LEISTUNGSDIODEN . 636 10.2.3 PIN UND PSN-DIODEN . 637 A) THERMISCHER DURCHBRUCH . 638 B) LAWINENDURCHBRUCH (= AVALANCHEEFFEKT) . 638 C) ZENEREFFEKT . 639 10.2.4 SCHOTTKYDIODEN . 639 10.3 BIPOLARE LEISTUNGSTRANSISTOREN UND ENTLASTUNGSNETZWERKE . 640 10.3.1 EINFUEHRUNG . 640 10.3.2 AUFBAU . 641 10.3.3 SCHALTVERHALTEN . 641 10.3.4 ANTISAETTIGUNGSNETZWERKE . 643 10.3.5 PARALLELBETRIEB . 644 10.3.6 ENTLASTUNGSNETZWERKE . 645 10.3.6.1 AUSSCHALTENTLASTUNG . 645 10.3.6.2 EINSCHALTENTLASTUNG . 651 10.3.7 VERLUSTLEISTUNGSOPTIMIERUNG . 653 10.3.8 DARLINGTONSTUFE . 657 10.4 GATE TURN-OFF THYRISTOREN (GTOS) . 658 10.4.1 EINFUEHRUNG . 658 10.4.2 AUFBAU . 658 10.4.3 FUNKTIONSWEISE . 661 10.4.3.1 EINSCHALTVORGANG . 661 INHALTSVERZEICHNIS BAND 1 XXXV 10.4.3.2 AUSSCHALTVORGANG . 662 10.4.3.3 DYNAMISCHER AVALANCHE . 664 10.4.4 STEUERGENERATOR . 665 10.4.5 REIHEN UND PARALLELSCHALTUNG VON GTOS . 667 10.5 POWER-MOSFET . 668 10.5.1 AUFBAU UND WIRKUNGSWEISE . 669 10.5.2 STATISCHES VERHALTEN . 676 10.5.3 DYNAMISCHES VERHALTEN . 678 10.5.4 BETRIEBSGRENZEN . 682 10.5.4.1 GATESPANNUNG . 682 10.5.4.2 DRAINSPANNUNG . 682 10.5.4.3 DRAINSPANNUNGSANSTIEG . 682 10.5.4.4 DRAINSTROM . 683 10.5.4.5 THERMISCHE GRENZEN . 683 10.5.4.6 SAFE OPERATING AREA (SOA) . 683 10.5.5 VERLUSTE . 684 10.5.5.1 STATISCHE VERLUSTE . 684 10.5.5.2 DYNAMISCHE VERLUSTE . 684 10.5.6 BESCHALTUNGEN DES MOSFETS . 684 10.5.6.1 GATEBESCHALTUNG . 684 10.5.6.2 SCHUTZBESCHALTUNGEN . 685 10.5.7 PARALLELBETRIEB . 686 10.5.8 TYPISCHE ANSTEUERSCHALTUNGEN . 686 10.5.8.1 ELEKTRISCH ISOLIERTE ANSTEUERUNGEN . 686 10.5.8.2 ANSTEUERUNG MIT LOGISCHEN GATTERN . 687 10.5.9 SYNCHRONGLEICHRICHTER . 688 10.6 IGBT . 690 10.6.1 ALLGEMEINES . 690 10.6.2 PRINZIPIELLER AUFBAU . 691 10.6.3 TECHNISCHE AUSFUEHRUNGSFORMEN . 695 10.6.3.1 PUNCH-THROUGH-IGBT . 695 10.6.3.2 NON-PUNCH-THROUGH-IGBT . 697 10.6.3.3 VERGLEICH PUNCH-THROUGH-IGBT - NON-PUNCH-THROUGH-IGBT . 699 10.6.3.4 FS-IGBT (FIELD-STOP-IGBT) . 700 10.6.3.5 TRENCH-IGBT . 701 10.6.4 FUNKTIONSWEISE (PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN) . 703 10.6.4.1 EINSCHALTVORGANG . 704 A. BETRACHTUNG UEBER DIE LADUNGSTRAEGERPAARE . 705 B. EINFACHERE BETRACHTUNGSWEISE UEBER DIE EINZELNEN LADUNGSTRAEGERARTEN . 706 10.6.4.2 AUSSCHALTVORGANG . 706 10.6.5 ERSATZSCHALTBILD . 707 10.6.6 SCHALTKREISSYMBOLE . 707 10.6.7 STATISCHES STROM-SPANNUNGS-VERHALTEN . 709 10.6.7.1 GRUNDSAETZLICHES . 709 10.6.7.2 DURCHLASSEIGENSCHAFTEN . 711 10.6.8 DYNAMISCHES STROM-SPANNUNGS-VERHALTEN . 713 10.6.8.1 EINSCHALTEN . 714 10.6.8.2 AUSSCHALTEN . 715 10.6.8.3 SCHWEIFSTROM . 716 10.6.8.4 MILLEREFFEKT . 717 10.6.9 EIN UND AUSSCHALTVERLUSTE (HARTES SCHALTEN) . 718 10.6.9.1 NAEHERUNGSWEISE BERECHNUNG . 718 XXXVI INHALTSVERZEICHNIS BAND 1 10.6.9.2 KOMPROMISS ZWISCHEN DURCHLASSSPANNUNG UND AUSSCHALTZEIT . 720 10.6.9.3 BEEINFLUSSUNG DER AUSSCHALTVERLUSTE DURCH EINE NEGATIVE GATE-EMITTER SPANNUNG . 721 10.6.9.4 ANFORDERUNGEN AN ANSTEUERSCHALTUNGEN . 722 A) POTENTIALTRENNUNG ZUR REGELELEKTRONIK . 724 B) SCHUTZ DER SIGNALWEGE BEI HOHEN POTENTIALAENDERUNGSGESCHWINDIGKEITEN . 724 C) SCHUTZ GEGEN QUERKURZSCHLUESSE BEI HALBBRUECKENZWEIGEN . 724 D) SCHUTZ GEGEN FEHLSCHALTUNGEN BEI NOCH NICHT VOLLSTAENDIG AUFGEBAUTEN VERSORGUNGSSPANNUNGEN . 725 E) SCHUTZ GEGEN UEBERSTROM, KURZSCHLUSS UND UEBERSPANNUNG . 725 10.6.9.5 SCHALTENTLASTUNGSNETZWERKE FUER IGBTS . 725 10.6.10 SCHUTZ DES IGBTS . 737 10.6.10.1 UEBERSPANNUNG . 738 10.6.10.2 UEBERSTROM . 738 10.6.11 BETRIEBSGRENZEN . 740 10.6.11.1 SOA (SAFE OPERATING AREA) . 740 10.6.11.1.1 FBSOA (FORWARD BIASED SAFE OPERATING AREA) . 742 10.6.11.1.2 RBSOA (REVERSE BIASED SAFE OPERATING AREA) . 743 10.6.11.2 LATCH-UP (EINRASTEN) . 744 10.6.11.2.1 STATISCHES LATCH-UP . 744 10.6.11.2.2 DYNAMISCHES LATCH-UP . 745 10.6.11.2.3 VERHINDERUNG DES LATCH-UP . 745 10.6.12 PARALLELSCHALTBARKEIT . 745 10.6.12.1 EINFLUESSE UNTERSCHIEDLICHER PARAMETER, BAUTEILSELEKTION . 746 10.6.12.2 BESCHALTUNGSMASSNAHMEN . 747 10.6.12.3 LAYOUTMASSNAHMEN . 748 10.6.12.4 EINFLUSS UNTERSCHIEDLICHER SPERRSCHICHTTEMPERATUREN . 749 10.6.12.5 HERABSETZEN DER NENNBELASTUNG (DERATING) . 750 10.6.13 SERIENSCHALTBARKEIT . 750 10.6.13.1 EINFLUESSE UNTERSCHIEDLICHER PARAMETER . 750 10.6.13.2 BESCHALTUNGSMASSNAHMEN . 751 10.6.13.2.1 AKTIVE METHODEN DER SPANNUNGSSYMMETRIERUNG . 751 10.6.13.2.2 MASTER-SLAVE-PRINZIP . 753 10.6.13.2.3 SCHALTZEITENKORREKTUR . 753 10.6.13.2.4 SCHLUSSFOLGERUNGEN . 754 10.7 IGCT UND VERGLEICH MIT DEM IGBT . 754 10.7.1 IGCT . 754 10.7.1.1 EINLEITUNG . 754 10.7.1.2 AUFBAU DES WAFERS . 755 10.7.1.2.1 TRANSPARENTER EMITTER . 757 10.7.1.2.2 PUFFERZONE . 758 10.7.1.3 FUNKTIONSWEISE . 760 10.7.1.3.1 EINSCHALTVORGANG . 760 10.7.1.3.2 AUSSCHALTVORGANG . 763 10.7.1.4 AUFBAU DES GEHAEUSES MIT GATESTEUERLEITUNG . 765 10.7.1.5 VORGESCHLAGENES SYMBOL FUER DIE SCHALT UND STROMLAUFPLAENE . 767 10.7.2 VERGLEICH ZWISCHEN IGCT (GTO) UND IGBT . 768 10.7.2.1 VERGLEICH VON 3,3 KV-LEISTUNGSHALBLEITERSCHALTERN . 768 10.7.2.2 AUSFALLSWAHRSCHEINLICHKEIT . 769 10.7.2.3 KOSTEN . 771 10.7.2.4 ZUSAMMENFASSUNG: VORTEILE - NACHTEILE . 772 10.7.3 AUSBLICK . 772 INHALTSVERZEICHNIS BAND 1 XXXVII 10.8 MOS-CONTROLLED THYRISTOR (MCT) . 773 10.8.1 FUNKTIONSWEISE DES MCTS . 773 10.8.2 REALISIERUNG DES MCTS . 774 10.8.3 ZULAESSIGE GATESPANNUNGS-KURVENFORMEN . 775 10.8.3.1 SPEZIFIKATION DER GATESPANNUNGS-KURVENFORM . 776 10.8.3.2 NEGATIVE AMPLITUDE, MCT EINGESCHALTET . 776 10.8.3.3 NEGATIVE SPANNUNGSFLANKE . 776 10.8.3.4 POSITIVE AMPLITUDE . 777 10.8.3.5 POSITIVE FLANKE . 777 10.8.3.6 DERATING . 777 10.8.4 MCT-ANSTEUERSCHALTUNGEN . 777 10.8.5 EINSATZGEBIETE DES MCTS . 780 10.9 ANSTEUERSCHALTUNGEN FUER MGDS . 781 10.9.1 EINFUEHRUNG . 781 10.9.1.1 ANWENDUNGSGEBIETE FUER TREIBER . 781 A) GATEWIDERSTAND . 781 B) PARASITAERE EFFEKTE . 782 C) LOW-SIDE UND HIGH-SIDE-TREIBER . 782 10.9.1.2 MOSFETS UND IGBTS . 782 10.9.1.3 MCTS . 783 10.9.2 EIN UND AUSSCHALTVORGANG UNTER EINFLUSS DES GATEWIDERSTANDES . 783 10.9.2.1 GATEWIDERSTAND . 783 A) VORGABEN DES HERSTELLERS . 787 B) SCHALTFREQUENZ . 787 C) SCHUTZBESCHALTUNGEN . 787 D) ABSTAND ZWISCHEN SCHALTELEMENT UND TREIBER . 787 E) SCHALTVERLUSTE . 787 10.9.2.2 EINSCHALTVORGANG . 788 1. ANFANGSVERZOEGERUNG T DLY X . 788 2. EINSCHALTEN UND ZWEITE VERZOEGERUNG T DLY 2 . 788 3. ENDGUELTIGES EINSCHALTEN . 790 10.9.2.3 AUSSCHALTVORGANG . 790 10.9.3 LOW UND HIGH-SIDE-DRIVING . 794 10.9.3.1 LOW-SIDE-DRIVING (TREIBER) . 794 10.9.3.2 HIGH-SIDE-DRIVING (TREIBER) . 794 10.9.3.2.1 GETRENNTE GATEVERSORGUNG . 796 10.9.3.2.2 BOOTSTRAP-VERFAHREN . 797 10.9.3.2.3 LADUNGSPUMPE . 799 10.9.3.2.4 IMPULSTRANSFORMATOR . 803 10.9.3.2.5 CARRIER DRIVE . 805 10.9.4 GALVANISCHE TRENNUNG ZWISCHEN STEUER UND LEISTUNGSKREIS . 806 10.9.4.1 OPTISCHE ISOLATION . 806 10.9.4.2 TRANSFORMATOR . 807 10.9.5 ERGAENZENDE DETAILS . 813 10.9.5.1 DU/DT UND DI/DT-INDUZIERTES EINSCHALTEN . 813 10.9.5.2 UNTERSPANNUNGSERKENNUNG UVLO . 814 10.9.5.3 SENSE-EINGANG . 815 10.9.5.4 SICHERHEITSAUSSCHALTUNG . 819 10.9.5.5 PARALLELE TREIBER . 819 10.9.5.6 UEBERSPANNUNGSSCHUTZ UND SNUBBERNETZWERKE . 820 1. EXTERNE UEBERSPANNUNGEN . 820 A) HOCHFREQUENTE UEBERSPANNUNGEN . 820 XXXVIII INHALTSVERZEICHNIS BAND 1 B) NIEDERFREQUENTE UEBERSPANNUNGEN . 820 2. INTERNE UEBERSPANNUNGEN . 821 10.9.5.7 SCHALTUNGSENTWURF MIT HILFE DER GATE-CHARGE . 821 10.9.6 VERGLEICHE VON INDUSTRIELL ERZEUGTEN TREIBERN . 827 10.9.6.1 EINZELCHIPTREIBER . 828 A. PUFFERVERSTAERKER . 828 B. EINZELTREIBER . 828 C. HALBBRUECKEN-, VOLLBRUECKEN UND DREIPHASENTREIBER . 829 D. TREIBER MIT EINGEBAUTEN LEISTUNGS-FETS . 829 E. HYBRIDE TREIBERBAUSTEINE . 829 F. TREIBER FUER SPEZIALANWENDUNGEN . 829 10.9.6.2 TREIBERMODULE . 830 10.10 COOL-MOS . 831 10.10.1 ALLGEMEINES . 831 10.10.2 AUFBAU . 833 10.10.3 OPTIMIERTES SCHALTVERHALTEN UND REDUZIERTE KAPAZITAETEN . 835 10.10.4 NEUARTIGER AUFBAU VON NETZTEILEN . 838 10.11 STATIC INDUCTION TRANSISTOR (SIT) UND THYRISTOR (SITH) . 839 10.11.1 STATIC INDUCTION TRANSISTOR (SIT) . 839 10.11.1.1 ALLGEMEINES . 839 10.11.1.1.1 LANGKANAL-JFET . 839 10.11.1.1.2 KURZKANAL-JFET = SIT (UEBERBLICK) . 839 10.11.1.2 AUFBAU . 841 10.11.1.3 FUNKTIONSDETAILS . 841 10.11.1.4 BETRIEBS VERHALTEN DES SITS . 844 10.11.2 STATIC INDUCTION THYRISTOR (SITH) . 844 10.11.2.1 AUFBAU UND ALLGEMEINES . 844 10.11.2.2 BETRIEBSVERHALTEN . 845 10.12 TRENCH-ELEMENTE UND MCD-STRUKTUREN . 846 10.12.1 TRENCH-IGBT . 846 10.12.2. . 848 10.12.3 PN " N-DIODEN MIT MOS-STEUERKOEPFEN . 850 10.12.4 TRENCH-DIODE NACH DEM MCD-PRINZIP . 854 10.12.5 TRENCH-DOUBLE-ZELLE (TD-IGBT) . 855 10.12.6 TRENCH-MOS-THYRISTOR-ZELLE (TMCT) . 856 10.13 SMART-POWER-ICS . 858 10.13.1 ISOLATIONSTECHNIKEN . 858 10.13.1.1 DIELEKTRISCHE ISOLATION . 859 10.13.1.2 SELBSTISOLATION (IMPLIZITE ISOLATION) . 859 10.13.1.3 SPERRSCHICHTENISOLATION . 859 10.13.2 INTEGRIERTE LEISTUNGSBAUELEMENTE . 860 10.13.2.1 VERTIKAL-UND HORIZONTALSTRUKTUREN . 860 10.13.2.2 MULTIPOWER-BCD . 861 10.13.3 SCHUTZSCHALTUNGEN . 862 10.13.3.1 UEBERTEMPERATUR . 862 10.13.3.2 KURZSCHLUESSE . 862 10.13.3.2.1 KURZSCHLUSS DES AUSGANGES GEGEN DIE VERSORGUNG BZW. MASSE . 863 10.13.3.2.2 KURZSCHLUSS DER VERSORGUNGSSPANNUNG . 864 10.13.3.2.3 KURZSCHLUSS DER LAST . 864 10.13.3.2.4 SCHUTZMASSNAHMEN GEGEN UEBERSTROM . 864 10.13.3.3 UNTERBRECHUNGEN . 865 10.13.3.4 VERLUSTLEISTUNGSBEGRENZUNG . 866 INHALTSVERZEICHNIS BAND 1 XXXIX 10.13.4 ANSTEUERSCHALTUNGEN FUER POWER-MOSFETS . 867 10.13.4.1 ANSTEUERSCHALTUNGEN FUER LOW-SIDE-SCHALTER . 867 10.13.4.2 ANSTEUERSCHALTUNGEN FUER HIGH-SIDE-SCHALTER . 867 10.13.4.2.1 BOOTSTRAPTECHNIK . 868 10.13.4.2.2 LADUNGSPUMPE . 869 10.13.5 SELBSTDIAGNOSEEINRICHTUNGEN . 869 10.13.5.1 SCHNITTSTELLEN . 870 10.13.5.1.1 ANALOGE SCHNITTSTELLEN . 870 10.13.5.1.2 DIGITALE SCHNITTSTELLEN . 870 10.13.5.1.3 CAN (CONTROLLER AREA NETWORK) . 870 10.13.6 ANWENDUNGEN . 871 10.13.6.1 TOPFET . 871 10.13.6.1.1 ESD-SCHUTZ . 871 10.13.6.1.2 UEBERSPANNUNGSSCHUTZ . 871 10.13.6.1.3 UEBERTEMPERATURAUSSCHALTUNG . 872 10.13.6.1.4 KURZSCHLUSSSCHUTZ . 872 10.13.6.1.5 GATEANSTEUERUNG . 872 10.13.6.1.6 SCHALTGESCHWINDIGKEIT . 872 10.13.6.2 TOPFET MIT FUENF ANSCHLUESSEN . 873 10.13.6.3 HITFET . 873 10.13.6.4 SUPER-SMART-POWER-IC L9942 . 874 10.13.6.4.1 LEISTUNGSTEIL . 874 10.13.6.4.2 MIKROCONTROLLER . 874 10.13.6.4.3 SPANNUNGSVERSORGUNG UND EINSATZGEBIET . 874 10.14 NEUE BAUELEMENTE DER LEISTUNGSELEKTRONIK UND ZUKUENFTIGE ENTWICKLUNGEN . 875 10.14.1 EINLEITUNG . 875 10.14.2 IEGT (INJECTION ENHANCED INSULATED GATE BIPOLAR TRANSISTOR) . 876 10.14.2.1 ALLGEMEINES . 876 10.14.2.2 AUFBAU UND WIRKUNGSWEISE . 876 10.14.3 CSTBT (CARRIER STORED TRENCH-GATE BIPOLAR TRANSISTOR) . 878 10.14.3.1 ALLGEMEINES . 878 10.14.3.2 AUFBAU UND WIRKUNGSWEISE . 878 10.14.4 H -MCT MIT PUFFERSCHICHTE UND ANODENEMITTER-KURZSCHLUESSEN . 879 10.14.4.1 ALLGEMEINES . 879 10.14.4.2 AUFBAU . 880 10.14.4.2.1 ANODENSTRUKTUR . 880 10.14.4.2.2 KATHODENSTRUKTUR . 880 10.14.4.3 CHARAKTERISTISCHE EIGENSCHAFTEN . 881 10.14.5 DG-MCT (DUAL-GATE MOS CONTROLLED THYRISTOR) . 881 10.14.5.1 ALLGEMEINES . 881 10.14.5.2 AUFBAU UND WIRKUNGSWEISE . 882 10.14.6 IGTT (IGBT MODE TURN-OFF THYRISTOR) . 883 10.14.6.1 ALLGEMEINES . 883 10.14.6.2 AUFBAU UND WIRKUNGSWEISE . 884 10.14.7 DGMOS DER ZWEITEN GENERATION (2 ND -GENERATION DUAL-GATE MOS THYRISTOR) . 885 10.14.7.1 ALLGEMEINES . 885 10.14.7.2 AUFBAU UND WIRKUNGSWEISE . 885 10.14.8 EST (EMITTER-SWITCHED THYRISTOR) . 886 10.14.8.1 ALLGEMEINES . 886 10.14.8.2 FUNKTIONSWEISE . 887 10.14.9 BRT (BASE-RESISTANCE-CONTROLLED THYRISTOR) . 888 10.14.9.1 ALLGEMEINES . 888 XL INHALTSVERZEICHNIS BAND 1 10.14.9.2 AUFBAU UND WIRKUNGSWEISE . 889 10.14.10 UEBERBLICK UEBER DIE FELDEFFEKTTRANSISTOREN UND SPEZIELLE MOSFET-TRANSISTOREN 890 10.14.10.1 ALLGEMEINES ZU DEN FELDEFFEKTTRANSISTOREN UND DEREN KLASSIFIKATION . 890 10.14.10.2 VMOS (V-GROOVE MOS) . 894 10.14.10.3 DMOS (DOUBLE-DIFFUSED-MOS) . 895 10.14.10.3.1 ALLGEMEINES ZUM DMOS . 895 10.14.10.3.2 FUNKTION UND WIRKUNGSWEISE . 896 10.14.10.4 LDMOS (LATERAL-DOUBLE-DIFFUSED-MOS) . 897 10.14.10.5 UMOS (U-GROOVE MOS) . 898 10.14.11 BICMOS (BIPOLAR CMOS) . 898 10.14.12 WEITERE BAUELEMENTSTRUKTUREN UND NEUE ENTWICKLUNGEN . 902 10.14.12.1 WEITERE STRUKTUREN . 902 10.14.12.2 NEUERE ENTWICKLUNGEN . 903 10.14.12.2.1 NEUE MATERIALIEN - SILIZIUMKARBID . 903 10.14.12.2.2 NEUE BAUELEMENTESTRUKTUREN . 903 10.15 KENNWERTE, ABKUERZUNGEN UND DEFINITIONEN . 904 10.15.1 ALLGEMEINES . 904 10.15.2 IGBT - KENNWERTE UND BEZEICHNUNGEN . 906 10.15.3 GTO - KENNWERTE UND BEZEICHNUNGEN . 909 10.15.4 MOSFET - KENNWERTE UND BEZEICHNUNGEN . 911 10.16 LITERATUR . 914 11. STRUKTUREN DER SCHALTNETZTEILE . 921 11.1 UEBERBLICK UND GRUNDSTRUKTUREN OHNE POTENTIALTRENNUNG . 921 11.1.1 ALLGEMEINES . 921 11.1.2 UEBERBLICK UEBER STRUKTUREN UND FUNKTIONEN . 922 11.1.2.1 STRUKTUR EINES SCHALTNETZTEILES . 922 11.1.2.2 RESONANZWANDLER IM VERGLEICH MIT RECHTECKWANDLERN . 925 11.1.2.3 STRUKTURVERGLEICH SCHALTNETZTEILE MIT LINEAREN NETZTEILEN . 928 11.1.3 GRUNDTOPOLOGIEN . 933 11.1.3.1 DC-DC-WANDLER OHNE GALVANISCHE TRENNUNG (SEKUNDAERSEITIG GETASTETE SCHALTNETZTEILE) . 933 11.1.3.2 DC-DC-WANDLER MIT POTENTIALTRENNUNG (PRIMAERSEITIG GETASTETE SCHALT NETZTEILE) . 935 11.1.4 ARBEITSWEISEN (DISKONTINUIERLICHE UND KONTINUIERLICHE DROSSELSTROEME BZW. LUECKEN DER UND NICHTLUECKENDER BETRIEB) . 938 11.1.4.1 LUECKENDER BETRIEB (= DREIECKBETRIEB ODER DISKONTINUIERLICHER BETRIEB) 938 11.1.4.2 NICHTLUECKENDER BETRIEB (= TRAPEZBETRIEB ODER KONTINUIERLICHER BETRIEB) 940 11.1.4.3 ALLGEMEINE PRINZIPIEN ZUR SCHALTUNGSANALYSE . 941 11.1.5 DC-DC-WANDLER 1. ORDNUNG . 942 11.1.5.1 BUCK-KONVERTER (TIEFSETZSTELLER) . 942 11.1.5.2 BOOST-KONVERTER (HOCHSETZSTELLER) . 948 11.1.5.3 BUCK-BOOST-KONVERTER (SPANNUNGSINVERTER) . 957 11.1.6 WEITERE STRUKTUREN . 961 11.1.6.1 CUK-KONVERTER . 961 A) BETRACHTUNG DER EINGANGSSEITIGEN INDUKTIVITAET L\ . 963 B) BETRACHTUNG DER AUSGANGSSEITIGEN INDUKTIVITAET L2 . 964 C) KOMBINATION DER RESULTATE FUER L\| UND . 965 D) ZAHLENBEISPIEL . 965 E) HINWEIS FUER DIE DIMENSIONIERUNG VON C . 967 11.1.6.2 WEITERE STRUKTUREN HOEHERER ORDNUNG . 968 11.2 POTENTIALGETRENNTE WANDLER . 968 INHALTSVERZEICHNIS BAND 1 XLI 11.2.1 EINTAKTSCHALTUNGEN . 969 11.2.1.1 SPERRWANDLER (SOWIE VERGLEICH MIT DEM BOOST-WANDLER) . 969 11.2.1.1.1 TRAPEZBETRIEB (NICHTLUECKEND), 1. UND 2. STEUERUNGSGESETZ SOWIE ALLGEMEINE DEFINITIONEN DER STEUERUNGSGESETZE . 974 11.2.1.1.2 GRENZFALL: UEBERGANG VOM TRAPEZ AUF DEN NICHTLUECKENDEN DREI ECKBETRIEB UND DIMENSIONIERUNG DER INDUKTIVITAETEN . 977 11.2.1.1.3 DREIECKBETRIEB (LUECKENDER BETRIEB) SOWIE 1. UND 2. STEUERUNGS GESETZ U2 = FI (12, D) BZW. U2 = F2(D,U1) . 983 11.2.1.1.4 GRENZKURVE ZWISCHEN LUECKENDEM UND NICHTLUECKENDEM BETRIEB UND AUSGANGSKENNLINIEN (1. STEUERUNGSGESETZ U2 = FI (H.D)) . 985 11.2.1.1.5 STEUERUNGSKENNLINIEN (3. STEUERUNGSGESETZ D = (12,U1)) . . . 986 11.2.1.1.6 VERGLEICH MIT DEM BOOSTWANDLER UND DESSEN AUSGANGSKENN LINIEN (1. STEUERGESETZ U^ORM = F\ N OR M ^NO R M,D) UND 2. STEUERGESETZ U2 = F2(U1,D)) . 990 11.2.1.1.7 GRENZKURVE ZWISCHEN LUECKENDEM UND NICHTLUECKENDEM BETRIEB BEIM BOOSTWANDLER UND VERGLEICH MIT DEM BUCK-BOOST-WANDLER 993 11.2.1.1.8 STEUERUNGSKENNLINIEN (3. STEUERUNGSGESETZ D = F(12,U1)) UND GRENZKURVEN BEIM BOOST-WANDLER SOWIE VERGLEICH MIT DEN BUCK UND BUCK-BOOST-KONVERTERN . 994 11.2.1.2 EINTAKT-DURCHFLUSSWANDLER . 997 11.2.1.2.1 TRAPEZBETRIEB (= NICHTLUECKENDER BETRIEB) . 1002 11.2.1.2.2 DREIECKBETRIEB (= LUECKENDER BETRIEB) SOWIE 1. UND 2. STEUE RUNGSGESETZ (U NORM = FINOM(INORM.D) UND UI = F2(D,UI)) . . . 1004 11.2.1.2.3 GRENZKURVE ZWISCHEN LUECKENDEM UND NICHTLUECKENDEM BETRIEB UND AUSGANGSKENNLINIEN U^ ORM {L^ ORM ,D') ZUM 1. STEUERGESETZ U^ORM = FINOR(INORM,D) . 1008 11.2.1.2.4 LASTAENDERUNG, GRENZKURVE UND STEUERUNGSKENNLINIE D^LLA^UI) (3. STEUERUNGSGESETZ D = F3(12,U1)) . 1010 11.2.1.3 ASYMMETRISCHER HALBBRUECKEN-DURCHFLUSSWANDLER . 1011 11.2.1.4 DOPPEL-DURCHFLUSSWANDLER . 1012 11.2.2 GEGENTAKTSCHALTUNGEN . 1015 11.2.2.1 PARALLELGESPEISTER GEGENTAKT-DURCHFLUSSWANDLER . 1015 11.2.2.2 SERIENGESPEISTE GEGENTAKT-DURCHFLUSSWANDLER . 1018 11.2.2.2.1 (SYMMETRISCHER) HALBBRUECKEN-DURCHFLUSSWANDLER . 1018 11.2.2.2.2 VOLLBRUECKEN-DURCHFLUSSWANDLER . 1019 11.2.2.3 WANDLER MIT EINGEPRAEGTEM EINGANGSSTROM . 1020 11.3 SCHALTNETZTEILSTRUKTUREN HOEHERER ORDNUNG . 1020 11.3.1 ALLGEMEINES . 1020 11.3.2 QUASIRESONANTER GEGENTAKTKONVERTER . 1022 11.3.2.1 SCHALTUNGSBERECHNUNG . 1022 11.3.2.2 U-ZI-DIAGRAMM FUER DEN QUASIRESONANTEN ZCS-(LEE-)KONVERTER . 1028 11.3.3 SEPIC(-KONVERTER) MIT HARTER SCHALTTECHNIK . 1031 11.3.3.1 EINFUEHRUNG . 1031 11.3.3.2 FUNKTIONSPRINZIP . 1032 11.3.3.3 BERECHNUNG DER SPANNUNGS UND STROMVERLAEUFE . 1034 11.3.3.4 MITTELWERTE UND STEUERUNGSGESETZ . 1035 11.3.3.5 SCHALTUNGSVARIANTE . 1036 11.3.4 QUASIRESONANTER SEPIC(-KONVERTER) MIT ZVS-TECHNIK . 1037 11.3.4.1 EINFUEHRUNG . 1037 11.3.4.2 FUNKTIONSPRINZIP DER ZVS-TECHNIK . 1037 11.3.4.3 BERECHNUNG DER SPANNUNGS-UND STROMVERLAEUFE . 1038 11.3.4.4 STEUERUNGSGESETZ . 1041 XLII INHALTSVERZEICHNIS BAND 1 11.3.4.5 GENAUE ERMITTLUNG DES TASTVERHAELTNISSES . 1043 11.3.4.6 SCHALTUNGSVARIANTEN . 1044 11.3.4.7 U-ZI-DIAGRAMM FUER DEN QUASIRESONANTEN SEPIC(-KONVERTER) MIT ZVS TECHNIK . 1045 11.3.5 ZETA-KONVERTER MIT HARTER SCHALTTECHNIK . 1046 11.3.5.1 EINFUEHRUNG . 1046 11.3.5.2 FUNKTIONSPRINZIP UND BERECHNUNG DER SPANNUNGS UND STROMVERLAEUFE . 1047 11.3.5.3 MITTELWERTE UND STEUERUNGSGESETZ . 1049 11.3.6 QUASIRESONANTER ZETA-KONVERTER MIT ZVS-TECHNIK . 1051 11.3.6.1 EINFUEHRUNG . 1051 11.3.6.2 FUNKTIONSPRINZIP UND BERECHNUNG DER SPANNUNGS UND STROMVERLAEUFE . 1051 11.3.6.3 STEUERUNGSGESETZ . 1056 11.3.6.4 SCHALTUNGSVARIANTEN . 1057 11.3.6.5 U-ZI-DIAGRAMM FUER EINEN QUASIRESONANTEN ZETA-KONVERTER . 1057 11.4 VERGLEICH VON KONVERTERTOPOLOGIEN UND ERGAENZUNGEN . 1059 11.4.1 TABELLEN UND TAFELN ZU DEN STRUKTUREN AUS 11.1 BIS 11.3 . 1059 11.4.2 WEITERE KONVERTERTOPOLOGIEN ERSTER ORDNUNG . 1065 11.4.2.1 BOOST-KONVERTER MIT POTENTIALTRENNUNG . 1065 11.4.2.2 SMART-KONVERTER . 1065 11.4.3 KONVERTERTOPOLOGIEN HOEHERER ORDNUNG (VERGLEICH) . 1068 11.4.3.1 ALLGEMEINES . 1068 11.4.3.2 CUK-KONVERTER . 1069 11.4.3.3 SEPIC(-KONVERTER) . 1071 11.4.3.4 ZETA-KONVERTER . 1073 11.4.3.5 DOPPELINVERTER . 1077 11.4.3.6 BUCK/BOOST-KONVERTER MIT EINEM INDUKTIVEN BAUELEMENT UND ZWEI SCHALTERN . 1079 11.4.3.7 ZUSAMMENFASSUNG . 1080 11.5 RESONANTE, QUASI-UND PSEUDORESONANTE SCHALTUNGEN . 1081 11.5.1 ALLGEMEINES . 1081 11.5.2 TYPISCHE BEISPIELE FUER ZCS . 1083 11.5.2.1 ALLGEMEINES . 1083 11.5.2.2 ANWENDUNGSBEISPIEL: QUASIRESONANTE TIEFSETZSTELLERSTRUKTUR . 1084 11.5.2.3 PSEUDORESONANTE ZCS-ANWENDUNG . 1088 11.5.3 TYPISCHE BEISPIELE FUER ZVS . 1093 11.5.3.1 ALLGEMEINES . 1093 11.5.3.2 HOCHSETZSTELLER MIT PRAKTISCH VERLUSTLOSER EIN UND VERLUSTARMER AUS SCHALTUNG DES HAUPTSCHALTERS (PSEUDORESONANTES ZVS) . 1094 11.5.3.3 HOCHSETZSTELLER MIT PSEUDORESONANTEM ZVS (PRAKTISCH VERLUSTLOSEM EINSCHALTEN) UND VERLUSTARMER AUSSCHALTUNG VON HAUPT UND HILFS SCHALTER . 1098 11.5.4 ALLGEMEINES ZU PSEUDORESONANZ (SOFT SWITCHING) UND ACTIVE CLAMPING . 1103 11.5.5 SOFT SWITCHING (PSEUDORESONANZ) FUER WANDLER MIT GALVANISCHER TRENNUNG . 1106 11.5.5.1 FUNKTIONSWEISE . 1109 11.5.5.2 SPANNUNGSBELASTUNG DER FETS . 1113 11.5.5.3 DYNAMISCHES VERHALTEN . 1118 11.5.5.4 STATIONAERER BETRIEB . 1120 11.5.5.5 BEISPIELE FUER ZEITLICHE VERLAEUFE . 1122 11.5.5.6 VORTEILE VON SOFT SWITCHING (UND ACTIVE CLAMPING) . 1127 11.5.5.7 NACHTEILE VON SOFT SWITCHING (UND ACTIVE CLAMPING) . 1129 11.5.6 SOFT SWITCHING (PSEUDORESONANZ) FUER WANDLER OHNE GALVANISCHE TRENNUNG . 1130 11.5.6.1 ALLGEMEINES . 1130 INHALTSVERZEICHNIS BAND 1 XLIII 11.5.6.2 FUNKTIONSWEISE DES SOFT SWITCHINGS (PSEUDORESONANZ) FUER HOCHSETZ STELLER . 1131 11.5.6.2.1 ABLAUF EINER SCHALTPERIODE . 1131 11.5.6.2.2 STROM UND SPANNUNGSVERLAEUFE WAEHREND DER NETZ UND SCHALT PERIODE . 1136 1 1.5.6.2.3 VORTEILE DES SOFT SWITCHINGS (DER PSEUDORESONANZ) . 1137 11.5.6.2.4 NACHTEILE DES SOFT SWITCHINGS (DER PSEUDORESONANZ) . 1137 11.5.6.2.5 VEREINFACHTE (PASSIVE) FUNKTIONSWEISE FUER HOCHSETZSTELLER (PAS SIVES SOFT SWITCHING) . 1137 11.5.6.2.6 ABLAUF EINER SCHALTPERIODE . 1138 11.5.6.2.7 STROM UND SPANNUNGSVERLAEUFE WAEHREND EINER PERIODE . 1140 11.5.6.2.8 VORTEILE DES VEREINFACHTEN (PASSIVEN) SOFT SWITCHINGS . 1140 1 1.5.6.2.9 NACHTEILE DES VEREINFACHTEN (PASSIVEN) SOFT SWITCHINGS . 1141 11.5.6.3 FUNKTIONSWEISE DES SOFT SWITCHINGS (PSEUDORESONANZ) FUER TIEFSETZSTELLER 1141 11.5.6.3.1 ABLAUF EINER SCHALTPERIODE . 1142 11.5.6.3.2 STROM UND SPANNUNGSVERLAEUFE WAEHREND EINER PERIODE . 1145 11.5.6.3.3 VORTEILE . 1145 11.5.6.3.4 NACHTEILE . 1146 11.5.7 ZUSAMMENFASSUNG . 1146 11.6 AKTUELLE ANFORDERUNGEN AN DIE LEISTUNGSELEKTRONIK . 1148 11.6.1 EINLEITUNG . 1148 1. KOMPAKT/INDUSTRIE . 1148 2. STANDARD / INDUSTRIE, CONSUMER-LOW-COST . 1148 3. INDUSTRIAL / CONSUMER NOISE-SENSITIVE . 1148 4. KLEINLEISTUNGSNETZTEILE, STECKERNETZTEILE . 1148 11.6.2 AKTIVE BAUELEMENTE . 1149 11.6.2.1 LEISTUNGSHALBLEITER (TRANSISTOREN) . 1149 A) LATERALER MOSFET . 1150 B) VERTIKALER MOSFET . 1150 C) SIPMOS (EINZELZELLE) . 1151 D) COOL-MOS (= COOL-FET) . 1151 E) S-FET . 1154 F) DIODEN . 1157 11.6.2.2 STEUERBAUSTEINE . 1158 A) EINCHIPLOESUNGEN . 1158 B) MULTICHIPMODULE . 1160 11.6.2.3 ASIC-ENTWICKLUNG . 1161 11.6.2.3.1 ALLGEMEINES . 1161 11.6.2.3.2 BEISPIEL EINES PRIMAERSEITIGEN ASICS . 1163 11.6.2.3.3 BEISPIEL EINES SEKUNDAERSEITIGEN ASICS . 1166 11.6.2.3.4 REGELUNGSMETHODEN . 1167 11.6.3 PASSIVE BAUELEMENTE . 1169 11.6.3.1 UEBERTRAGER . 1169 A) ALLGEMEINES . 1169 B) KERNFORM . 1170 C) SPULENKOERPER . 1171 D) VERGUSSTECHNIK . 1171 E) UMSPRITZTECHNIK . 1171 F) WICKELTECHNIK . 1171 G) SKIN UND PROXIMITYEFFEKT . 1171 H) REGELUNG UEBER REGELWICKLUNG . 1174 I) MITREGELUNG (= KREUZREGELUNG) . 1174 XLIV INHALTSVERZEICHNIS BAND 1 J) PLANARWANDLER . 1175 K) SEMI-PLANARWANDLER . 1176 1) EMI-FILTERUNG IM TRANSFORMATOR . 1176 M) SCHIRMWICKLUNGEN . 1177 11.6.3.2 DROSSELN (SPEICHERDROSSELN) . 1179 11.6.3.3 KONDENSATOREN . 1181 11.6.4 REGLER . 1182 11.6.5 FERTIGUNGSASPEKTE . 1184 11.6.6 SPEZIELLE ANFORDERUNGEN AUF GRUND VON NORMENAENDERUNGEN . 1185 11.6.7 WEITERE AUSBLICKE UND TRENDS . 1186 A) MULTICHIPMODULE . 1186 B) STEIGERUNG DES WIRKUNGSGRADES . 1186 11.7 PRAKTISCHE ASPEKTE . 1187 11.7.1 EINFLUSS DER WICKLUNGSKAPAZITAET AUF SPANNUNGSFORM UND SCHALTVERHALTEN . 1187 11.7.1.1 EINFLUSS DER SCHALTUNGSANORDNUNG AUF DIE EFFEKTIVE WICKLUNGSKAPAZITAET 1187 11.7.1.2 KUPPELEFFEKT . 1189 11.7.2 AUSWIRKUNGEN VON STREUINDUKTIVITAETEN IN SCHALTNETZTEILEN . 1193 11.7.2.1 ALLGEMEINES . 1193 11.7.2.2 SCHALTUNGSBEISPIEL DURCHFLUSSWANDLER . 1194 11.7.2.2.1 BETRIEB OHNE STREUINDUKTIVITAET . 1195 11.7.2.2.2 EFFEKTE DER STREUINDUKTIVITAET BEI EINFACHEM AUSGANG . 1196 11.7.2.2.3 AUSWIRKUNGEN AUF DIE KREUZREGELUNG BEI MEHREREN AUSGAENGEN . 1198 11.7.3 VERLUSTE BEI NICHTIDEALEN SCHALTNETZTEILEN . 1208 11.8 LITERATUR . 1210 12. ANALYSE UND REGELUNGEN VON SCHALTNETZTEILEN . 1213 12.1 REGELUNGSKONZEPTE FUER SCHALTNETZTEILE . 1213 12.1.1 GRUNDLAGEN . 1213 1. WURZELORTSVERFAHREN . 1215 2. ENTWURF IM BODEDIAGRAMM . 1215 3. POLVORGABE UND REGELSCHLEIFENNULLSTELLEN . 1216 4. OPTIMIERUNG DER REGELUNGEN . 1216 12.1.2 REGELUNG VON SCHALTNETZTEILEN - UEBERBLICK . 1217 12.1.2.1 ALLGEMEINES . 1217 12.1.2.2 DIREKTE REGELUNG DES TASTVERHAELTNISSES D (DDC) . 1218 12.1.2.3 BERUECKSICHTIGUNG VON EINGANGSSPANNUNGSAENDERUNGEN (VFC) . 1220 12.1.2.4 SPITZENWERT-STROMREGELUNG (SW-CMC) UND SLOPE-KOMPENSATION . . . 1222 12.1.2.4.1 ALLGEMEINES ZUR STROMREGELUNG . 1222 1. EXTERNE TAKTFREQUENZ . 1222 A) SPITZEN-UND MITTELWERT-STROMREGELUNG . 1222 B) MINIMALWERT-STROMREGELUNG . 1223 C) PULSBREITENMODULATION . 1223 2. FREI SCHWINGENDE WANDLER . 1223 A) AUSSCHALTZEIT KONSTANT . 1223 B) EINSCHALTZEIT KONSTANT . 1223 C) HYSTERESE-STROMREGELUNG . 1223 D) SPEZIALFALL . 1223 12.1.2.4.2 SPEZIELLE PROBLEME DER SPITZENWERT-STROMREGELUNG . 1229 A) KLAERUNG DER INSTABILITAET FUER TASTVERHAELTNISSE GROESSER ALS 0,5 FUER NICHT LUECKENDEN BETRIEB . 1229 1. BUCK-TOPOLOGIE . 1232 O DA TAAL 19329 INHALTSVERZEICHNIS BAND 1 XLV 3. BUCK-BOOST-TOPOLOGIE . 1233 B) STABILISIERUNG DURCH SLOPE-KOMPENSATION . 1234 12.1.2.4.3 SUBHARMONISCHE SCHWINGNEIGUNG . 1237 12.1.2.4.4 STROMMITTELWERTE, STROMRIPPEL UND TOPOLOGIEVERGLEICH . 1243 12.1.2.5 MITTELWERT-STROMREGELUNG (MW-CMC) . 1248 12.1.2.6 VERGLEICH DER STABILITAET VON SPITZENWERT UND MITTELWERT-STROMREGELUNG 1251 12.1.3 REGELUNGSKONZEPTE AM BEISPIEL DES BUCK-KONVERTERS IM NICHTLUECKENDEN BETRIEB 1252 12.1.3.1 ALLGEMEINES . 1252 12.1.3.2 DIREKTE REGELUNG DES TASTVERHAELTNISSES D (DDC) . 1256 12.1.3.2.1 DER REGELKREIS UND SEINE KOMPONENTEN . 1256 A) ANALYSE DES STATISCHEN ZUSTANDES . 1256 B) REGLER . 1258 C) PWM UND SCHALTELEMENT . 1260 D) L-C AUSGANGSKREIS . 1261 12.1.3.2.2 REGELSCHLEIFE UND REGELKREIS . 1263 A) OFFENE (REGEL-)SCHLEIFE . 1263 B) GESCHLOSSENER REGELKREIS . 1264 12.1.3.2.3 ZAHLENBEISPIEL (DIMENSIONIERUNG DES SPANNUNGSREGLERS) . 1265 12.1.3.3 BERUECKSICHTIGUNG VON EINGANGSSPANNUNGSAENDERUNGEN (VFC) . 1274 12.1.3.3.1 DER REGELKREIS UND SEINE KOMPONENTEN . 1274 A) ANALYSE DES STATISCHEN ZUSTANDES . 1274 B) REGLER . 1275 C) PWM UND SCHALTELEMENT . 1275 D) AUSGANGSFILTER MIT LAST R^A . 1276 12.1.3.3.2 REGELSCHLEIFE UND REGELKREIS . 1276 A) OFFENE SCHLEIFE . 1276 B) GESCHLOSSENER REGELKREIS . 1276 12.1.3.3.3 ZAHLENBEISPIEL (DIMENSIONIERUNG DES SPANNUNGSREGLERS) . 1277 12.1.3.4 SPITZENWERT-STROMREGELUNG (SW-CMC) . 1281 12.1.3.4.1 DER REGELKREIS UND SEINE KOMPONENTEN . 1281 A) ANALYSE DES STATISCHEN ZUSTANDES (MIT 12 = IL) . 1281 B) REGLER . 1283 C) STROMREGELSCHLEIFE . 1285 D) R-C AUSGANGSFILTER . 1286 12.1.3.4.2 REGELSCHLEIFE UND REGELKREIS . 1287 A) OFFENE AEUSSERE SCHLEIFE . 1287 B) GESCHLOSSENER AEUSSERER REGELKREIS . 1288 12.1.3.4.3 ZAHLENBEISPIEL (DIMENSIONIERUNG DES SPANNUNGSREGLERS) . 1288 12.1.3.5 MITTELWERT-STROMREGELUNG (MW-CMC) . 1294 12.1.3.5.1 DER INNERE (STROM-)REGELKREIS UND SEINE KOMPONENTEN . 1294 A) ANALYSE DES STATISCHEN ZUSTANDES . 1294 B) STROMREGLER (PI-REGLER) . 1296 C) PWM UND SCHALTELEMENT . 1296 D) UEBERTRAGUNGSFUNKTION F\ (S) ZWISCHEN SPANNUNG U E UND STROM II . 1296 12.1.3.5.2 INNERE REGELSCHLEIFE UND STROMREGELKREIS . 1297 A) OFFENE SCHLEIFE . 1297 B) GESCHLOSSENER INNERER REGELKREIS . 1302 12.1.3.5.3 ZAHLENBEISPIEL . 1304 12.1.3.5.4 AEUSSERER (SPANNUNGS-)REGELKREIS UND SEINE KOMPONENTEN . . . . 1310 A) SPANNUNGSREGLER (PI-REGLER) . 1311 B) FUEHRUNGSUEBERTRAGUNGSFUNKTION DES INNEREN STROMREGELKREISES . . . 1311 C) AUSGANGSKREIS . 1312 XLVI INHALTSVERZEICHNIS BAND 1 12.1.3.5.5 AEUSSERE REGELSCHLEIFE UND SPANNUNGSREGELKREIS MIT UNTERLAGER TEM STROMREGELKREIS . 1313 A) OFFENE SCHLEIFE . 1313 B) AEUSSERER (SPANNUNGS-)REGELKREIS . 1313 12.1.3.5.6 ZAHLENBEISPIEL [DIMENSIONIERUNG DES (AEUSSEREN) SPANNUNGSREGLERS] 1316 12.1.4 UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN - UEBERBLICK . 1320 12.1.4.1 DIREKTE TASTVERHAELTNISREGELUNG . 1321 12.1.4.1.1 NICHTLUECKENDER (= KONTINUIERLICHER) STROM . 1321 12.1.4.1.2 LUECKENDER (= DISKONTINUIERLICHER) STROM . 1321 12.1.4.2 BERUECKSICHTIGUNG VON EINGANGSSPANNUNGSAENDERUNGEN . 1321 12.1.4.2.1 NICHTLUECKENDERSTROM . 1321 12.1.4.2.2 LUECKENDERSTROM . 1322 12.1.4.3 STROMREGELUNG . 1322 12.1.4.3.1 SPITZENWERT-STROMREGELUNG . 1322 A) NICHTLUECKENDER BETRIEB . 1322 B) LUECKENDER BETRIEB . 1323 12.1.4.3.2 MITTELWERT-STROMREGELUNG . 1324 A) NICHTLUECKENDER BETRIEB . 1324 B) LUECKENDER BETRIEB . 1326 12.1.4.4 REGLER-ICS (SNT-ICS) . 1327 12.1.5 ANHANG . 1327 12.1.5.1 MATLAB . 1327 12.1.5.2 ANA . 1329 12.2 UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN FUER SCHALTNETZTEILE . 1329 12.2.1 ALLGEMEINES . 1329 12.2.2 UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN DES BUCK-KONVERTERS . 1330 12.2.2.1 KONTINUIERLICHER BETRIEB . 1330 12.2.2.2 DISKONTINUIERLICHER BETRIEB . 1334 12.2.2.2.1 GLEICHGROSSEN (GLEICHUNGEN DES STATISCHEN ZUSTANDES) . 1334 12.2.2.2.2 WECHSELGROESSEN (GLEICHUNGEN FUER STATIONAERE VORGAENGE) . 1338 12.2.3 ERSATZSCHALTBILD UND STATIONAERE UEBERTRAGUNGSFUNKTION DES SEPIC(-KONVERTERS) FUER NICHTLUECKENDEN BETRIEB . 1346 12.2.4 UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN DER SECHS GRUNDTYPEN . 1351 12.2.5 ANMERKUNGEN ZU TAFEL 12.1 . 1355 12.2.5.1 ALLGEMEINES . 1355 12.2.5.2 PRINZIPIELLES ZUR FORMULIERUNG VON STEUERUNGSGESETZEN . 1359 12.2.5.3 ERGAENZENDE ERLAEUTERUNGEN ZU DEN REGELUNGSMETHODEN . 1359 12.2.5.3.1 DIRECT DUTY CYCLE CONTROL (DDC) . 1359 12.2.5.3.2 VOLTAGE FEEDFORWARD CONTROL (VFC) . 1359 12.2.5.3.3 CURRENT MODE CONTROL (CMC, STROMREGELUNG) . 1360 A) ALLGEMEINES . 1360 B) LUECKENDER BETRIEB . 1361 C) NICHTLUECKENDER BETRIEB . 1361 12.2.5.3.4 STROMREGELUNG IM LUECKENDEN BETRIEB AM BEISPIEL DES BUCK BOOST-KONVERTERS (MIT VERGLEICH ZU BUCK UND BOOST-KONVERTER) 1361 A) REGELUNG AUF DEN STROMSPITZENWERT . 1361 B) REGELUNG AUF DEN STROMMITTELWERT . 1369 12.2.5.3.5 MITTELWERT-STROMREGELUNG IM NICHTLUECKENDEN BETRIEB FUER DEN BUCK-BOOST-KONVERTER . 1369 12.2.6 ZUSAMMENFASSUNG . 1372 12.3 BOOST-KONVERTER-UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN (LITERATURVERGLEICH) UND REGELUNGEN . . . 1373 12.3.1 NICHTLUECKENDER BETRIEB . 1373 INHALTSVERZEICHNIS BAND 1 XLVII 12.3.1.1 STATISCHES UND STATIONAERES VERHALTEN . 1373 12.3.1.2 KLEINSIGNALUEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN (STATIONAERES VERHALTEN) . 1377 12.3.1.3 SCHALTUNGSSIMULATION . 1383 12.3.1.4 VERGLEICH DER KLEINSIGNALUEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN MIT DER LITERATUR . . 1385 A) VERGLEICH MIT LEE . 1387 B) VERGLEICH MIT UNITRODE . 1388 C) VERGLEICH MIT KISLOVSKI, REDL UND SOKAL . 1391 12.3.1.5 LINEARISIERUNG DER STATISCHEN STEUERKENNLINIE . 1395 12.3.1.6 MATHEMATISCHE ANALYSE DER UEBERTRAGUNGSFUNKTION G U 2 D ( S ) . 1399 12.3.1.7 REGELUNG DES BOOST-KONVERTERS . 1402 12.3.1.7.1 DIREKTE REGELUNG DES TASTVERHAELTNISSES . 1404 12.3.1.7.2 MITTELWERT-STROMREGELUNG FUER NICHTLUECKENDEN BETRIEB . 1414 12.3.1.7.3 EINGANGSSTROMREGELUNG (BEIM BOOST-KONVERTER, ANWENDUNG FUER PFC) . 1419 12.3.2 LUECKENDER BETRIEB . 1421 12.3.2.1 KLEINSIGNALUEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN . 1421 A. VARIANTE 1 (MIT VERWENDUNG DER GLEICHUNGEN DES STATIONAEREN VERHALTENS) 1421 A) KLEINSIGNALUEBERTRAGUNGSFUNKTION G U 2 JJ X (S) . 1423 B) KLEINSIGNALUEBERTRAGUNGSFUNKTION G U 2 D ( S ) . 1425 B. VARIANTE 2 (BASIEREND AUF DER DIFFERENTIALGLEICHUNG FUER DIE KLEINSIGNAL STOERUNGEN) . 1426 12.3.2.2 MITTELWERT-STROMREGELUNG FUER DEN DISKONTINUIERLICHEN BETRIEB . 1431 12.3.3 BETRIEBSBEREICHE . 1434 12.4 BUCK-BOOST (FLYBACK-)KONVERTER - UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN SOWIE (ALLGEMEINE) REGE LUNGSTECHNISCHE KONZEPTE . 1437 12.4.1 ALLGEMEINES . 1437 12.4.2 REGELUNGSKONZEPTE UND UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN (FUER NICHTLUECKENDEN BETRIEB) AM BEISPIEL DES BUCK-BOOST-KONVERTERS . 1439 12.4.2.1 UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN FUER DIE DIREKTE REGELUNG DES TASTVERHAELTNIS SES (DDC) . 1440 12.4.2.2 BERUECKSICHTIGUNG VON EINGANGSSPANNUNGSAENDERUNGEN (VFC) . 1443 12.4.2.3 UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN FUER DIE STROMREGELUNG . 1443 12.4.2.3.1 UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN FUER DIE REGELUNG DES AUSGANGSSTROMES 1444 12.4.2.3.2 UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN FUER DIE REGELUNG DES EINGANGSSTROMES (BEIM BUCK-BOOST-KONVERTER, ANWENDUNG FUER PFC) . 1445 12.4.3 REGLER . 1447 12.4.3.1 PTI -REGLER (YYTYP 1 " ) . 1447 12.4.3.2 PD 2 T 3 -REGLER (YYTYP 2 " ) . 1449 12.4.3.3 ANWENDUNGSBEREICHE DER BEIDEN REGLERSTRUKTUREN . 1454 12.4.3.4 STROMREGELUNG (= CURRENT MODE CONTROL, CMC) - ERGAENZUNGEN . . . . 1455 12.4.3.4.1 SLOPE-KOMPENSATION . 1455 12.4.3.4.2 MITTELWERT-(MW-) UND SPITZENWERT-(SW-)STROMREGELUNG . 1456 12.4.4 DIMENSIONIERUNGSBEISPIELE . 1456 12.4.4.1 NICHTLUECKENDER BETRIEB, DIREKTE REGELUNG DES TASTVERHAELTNISSES (DDC) 1457 12.4.4.1.1 REGELSTRECKE . 1457 12.4.4.1.2 REGLERDIMENSIONIERUNG . 1461 12.4.4.2 LUECKENDER BETRIEB, STROMREGELUNG . 1465 12.4.4.2.1 REGELSTRECKE . 1467 12.4.4.2.2 REGLERDIMENSIONIERUNG . 1470 12.5 REGELUNG DES SEPIC-KONVERTERS MIT GEKOPPELTEN SPULEN . 1471 12.5.1 FUNKTION VON SEPIC-KONVERTERN MIT GEKOPPELTEN SPULEN . 1471 12.5.1.1 SCHALTUNG . 1471 XLVIII INHALTSVERZEICHNIS BAND 1 12.5.1.2 FUNKTIONSWEISE . 1472 12.5.1.3 WIRKUNG DER GEKOPPELTEN SPULEN . 1473 12.5.1.4 PRINZIPIELLES ZUR REGELUNG . 1474 12.5.1.5 MESSUNG DES SCHALTERSTROMES . 1475 12.5.1.6 EINGANGSSTROMBEGRENZUNG . 1475 12.5.1.7 ZERO-VOLTAGE TRANSITION . 1477 12.5.1.7.1 AUSSCHALTVERLUSTE . 1477 12.5.1.7.2 EINSCHALTVERLUSTE . 1477 12.5.1.7.3 REDUKTION DER VERLUSTE . 1477 12.5.2 MOEGLICHE REGLERAUSLEGUNG . 1478 12.5.2.1 SEPIC-UEBERTRAGUNGSFUNKTION . 1478 12.5.2.2 STROMREGLER . 1479 12.5.2.3 UEBERLAGERTER SPANNUNGSREGLER . 1488 12.5.2.4 DIREKTE SPANNUNGSREGELUNG . 1489 12.5.3 ANALYSE DER SEPIC(-KONVERTER)-STROMREGELSCHLEIFE . 1489 12.5.4 BERECHNUNG DES KLEINSIGNALMODELLS . 1494 12.6 REGELUNG VON SCHALTNETZTEILEN - ERGAENZUNGEN UND BEISPIELE . 1503 12.6.1 BEISPIELE EINFACHER UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN UND BODEDIAGRAMME . 1504 12.6.1.1 GRUNDSAETZLICHES ZUR BEZEICHNUNGSWEISE . 1504 12.6.1.2 SCHALTKREISE ERSTER ORDNUNG . 1506 12.6.1.2.1 TIEFPASS (POLSTELLE IN DER LINKEN HALBEBENE) . 1506 12.6.1.2.2 PD-GLIED (NULLSTELLE IN DER LINKEN HALBEBENE) . 1507 12.6.1.2.3 PI-GLIED (NULLSTELLE IN DER LINKEN HALBEBENE) . 1507 12.6.1.2.4 NULLSTELLEN IN DER RECHTEN HALBEBENE (RHP-ZERO) . 1508 12.6.1.3 SCHALTKREISE ZWEITER ORDNUNG . 1512 12.6.2 ANALYSE DER STABILITAET . 1517 12.6.2.1 ALLGEMEINES . 1517 12.6.2.2 REGELUNG . 1517 12.6.2.3 UEBERTRAGUNGSFUNKTION . 1518 12.6.2.4 STABILITAET . 1518 12.6.3 BEISPIELE FUER UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN UND REGELUNG VON SCHALTNETZTEILEN . . . 1519 12.6.3.1 EINFUEHRUNG . 1519 12.6.3.2 LEISTUNGSKREIS UND FILTER (73(5)) . 1519 12.6.3.2.1 ALLGEMEINES . 1519 12.6.3.2.2 BUCK-KONVERTER IM TRAPEZMODUS . 1523 12.6.3.2.3 BUCK-BOOST-KONVERTER IM DREIECKMODUS . 1523 12.6.3.3 PWM-MODULATOR(T 2(UE) . 1526 12.6.3.3.1 MODULATOR MIT DIREKTER REGELUNG DES TASTVERHAELTNISSES . 1526 12.6.3.3.2 MODULATOR MIT TASTVERHAELTNISREGELUNG UND VORSTEUERUNG (AUF SCHALTUNG DER EINGANGSSPANNUNG, BERUECKSICHTIGUNG VON EIN GANGSSPANNUNGSAENDERUNGEN) . 1526 12.6.3.3.3 MODULATOR MIT UNTERLAGERTER STROMREGELUNG . 1527 A) BUCK-KONVERTER IM TRAPEZMODUS . 1527 B) BUCK-BOOST-SCHALTUNG IM DREIECKMODUS . 1529 12.6.3.4 REGLER (T (5)) . 1531 12.6.3.4.1 STRUKTUREN . 1531 A) PROPORTIONALREGLER UND ALLGEMEINER FALL . 1531 B) REGLER MIT EINER POLSTELLE IN DER LINKEN HALBEBENE (PT\| -REGLER) . . 1531 C) REGLER MIT EINER NULLSTELLE IN DER LINKEN HALBEBENE (PI-REGLER) . . 1532 D) REGLER MIT ZWEI POL UND NULLSTELLEN . 1533 12.6.3.4.2 ANWENDUNGSBEREICHE . 1535 A) ALLGEMEINES . 1535 INHALTSVERZEICHNIS BAND 1 XLIX B) REGLER MIT EINEM POL (PTI-REGLER) . 1536 C) REGLER MIT ZWEI POL UND ZWEI BZW. DREI NULLSTELLEN (PD2T2 BZW. PD 2 T 3 -REGLER) . 1536 12.6.3.4.3 MAXIMALE DURCHTRITTSFREQUENZ FD,MAX . 1537 A) MITTELWERT-STROMREGELUNG . 1537 B) SPANNUNGSREGELUNG . 1542 12.6.3.5 RECHENBEISPIELE . 1544 12.6.3.5.1 BUCK-BOOST-KONVERTER IM LUECKENDEN BETRIEB . 1544 A) STATISCHER ARBEITSPUNKT . 1544 B) KLEINE ABWEICHUNGEN VOM ARBEITSPUNKT (KLEINSIGNALVARIATION) . . 1544 C) REGLERDIMENSIONIERUNG . 1545 12.6.3.5.2 BUCK-KONVERTER IM NICHTLUECKENDEN BETRIEB . 1547 A) STATISCHER ARBEITSPUNKT . 1547 B) FUER KLEINE ABWEICHUNGEN VOM ARBEITSPUNKT (KLEINSIGNALVARIATION) 1547 C) REGELUNG . 1548 12.6.4 BETRAGSANSCHMIEGUNG - REGLERAUSLEGUNG NACH DEM BETRAGSOPTIMUM UND DEM SYMMETRISCHEN OPTIMUM . 1548 12.6.4.1 ALLGEMEINES . 1548 12.6.4.2 OPTIMIERUNGSGLEICHUNGEN . 1550 12.6.4.3 BETRAGSOPTIMUM . 1551 12.6.4.4 SYMMETRISCHES OPTIMUM . 1555 12.6.5 STOERUNGSRECHNUNG . 1559 12.7 STEUER UND REGELSCHALTUNGEN FUER SCHALTNETZTEILE (SNTS) . 1561 12.7.1 GRUNDLAGEN . 1561 12.7.1.1 STEUER UND REGELSCHALTUNG AUF DER PRIMAERSEITE . 1562 12.7.1.1.1 DURCHFLUSSWANDLER . 1562 12.7.1.1.2 SPERRWANDLER . 1563 12.7.1.1.3 UEBERTRAGUNG DER AUSGANGSSPANNUNG MIT EINEM HILFSWANDLER . . 1563 12.7.1.2 STEUER-UND REGELSCHALTUNG AUF DER SEKUNDAERSEITE . 1565 12.7.1.3 AUFGETEILTE STEUER-UND REGELSCHALTUNG . 1566 12.7.2 DIE INTEGRIERTEN STEUERBAUSTEINE DER FAMILIEN TDA 47XX UND TDA 49XX . 1568 12.7.2.1 INTEGRIERTE STEUERSCHALTUNGEN DER REIHE TDA 47XX . 1568 12.7.2.1.1 ALLGEMEINES . 1568 12.7.2.1.2 SCHALTUNGSBESCHREIBUNG . 1569 12.7.2.1.3 IMPULSDIAGRAMM UND ERKLAERUNG DER ZEITVERLAEUFE . 1573 12.7.2.1.4 DIMENSIONIERUNG DER IC-BESCHALTUNG . 1577 12.7.2.2 ANWENDUNGSBEISPIEL EINES TDA 4718 . 1580 12.7.2.3 ANWENDUNGEN DES STEUER-ICS TDA 4718 ZUR STROMREGELUNG . 1581 12.7.2.4 INTEGRIERTE STEUERSCHALTUNG TDA 49XX . 1583 12.8 NEUERE REGELUNGS-ICS FUER SCHALTNETZTEILE . 1583 12.8.1 ENTWICKLUNGSGESCHICHTE . 1583 12.8.2 REGELUNG MITTELS VOLTAGE MODE CONTROL . 1584 12.8.3 REGELUNG VON SCHALTNETZTEILEN MIT SPITZENWERT-STROMREGELUNG . 1591 12.8.4 BESCHREIBUNG DES UC3842 . 1592 12.8.5 DER VERBESSERTE BAUSTEIN UCC3800 . 1598 12.8.6 BAUTEILE FUER MITTELWERT-STROMREGELUNG UND PFC . 1601 12.9 PRAKTISCHE ASPEKTE - VERBESSERUNG DER KREUZREGELUNG . 1601 12.9.1 EINLEITUNG . 1601 12.9.2 SCHALTUNGSANALYSE MIT UNABHAENGIGEN SPULEN . 1602 12.9.3 VERWENDUNG GEKOPPELTER FILTERSPULEN . 1603 12.9.3.1 WIRKUNGSPRINZIP . 1603 12.9.3.2 VORTEILE DER KOPPLUNG . 1611 INHALTSVERZEICHNIS BAND 1 12.9.3.3 ANALYSE MIT AEQUIVALENTEM SCHALTKREIS . 1612 12.9.3.4 STEUERUNG DES STROMRIPPELS . 1614 12.9.3.5 SCHLIESSEN DER REGELSCHLEIFE . 1615 12.10 LITERATUR . 1615
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