Schutz- und Leistungshalbleiter

Schaltungen zur Funkenlöschung

Schalten von Spulen

Ohne Schutzbeschaltung kommt es besonders in Steuerschaltungen mit Schützen und Relais zu Schaltspannungsspitzen.

Schaltspannungsspitzen sind die Ursache für Kontakt-Abbrand aber auch Funkenstörungen.

Funkenlöschung mit Varistor

Kennlinie von Varistoren

Varistor-Kennlinie

Metalloxid Varistoren besitzen eine ähnliche Kennlinie wie Z-Dioden. Ihr normaler Widerstand von über 1MΩ bricht bei überspannung in weniger als 50 Nano-Sekunden auf unter 1Ω ab.

Schaltung mit Varistor

Der Varistor übernimmt die magnetische Energie der Spule ( = Induktionsspannungsspitze), die beim Abschalten eine Störung erzeugen kann.

Damit werden Überspannungen in empfindlichen Schaltkreisen vermieden.

Varistor zur Funkenlöschung

Funkenlöschung mit Diode (Freilaufdiode)

Die Induktionsspannung wird über die parallel geschaltete Diode abgebaut. (Polung beachten!)

Die Sperrspannung UR der Diode muss dabei wenigstens 50% über der Versorgungsspannung USp liegen.

Freiilaufdiode

Funkenlöschung mit RC-Glied

Parallel zum Schaltkontakt werden (handelsübliche) RC-Kompinationen geschaltet, die die Abschaltenergie einer Spule langsam abbauen.

Zur Dimensionierung der Schaltung wird mit folgenden Formeln gerechnet:

Formel 1

Formel 2

RC-Glied

Funkentstörung in Halbleiterschaltungen

Bei der Phasenanschnittsteuerung

EMV bei Phasenanschnitt Bei Zündung des Triac oder Thyristors in der Nähe des höchsten Wechselspannungswertes entstehen sehr hohe Spannungs- und Stromspitzen. Das ist die Ursache von Funkstörungen, die nach den Kriterien der Elektro Magnetischen Verträglichkeit (kurz EMV) gefiltert werden müssen. Dies geschieht mit zusätzlichen LC-Schaltungen-

Zum Schutz von Thyristoren

TSE-Beschaltung

Damit ein Thyristor sperrt, muss zunächst seine Sperrschicht vollständig von Ladungsträgern ausgeräumt werden. Dies ist nach der Freiwerdezeit (Sperrverzögerungszeit) der Fall. Man spricht vom Träg-Speicher-Effekt.

Um hohe Induktionsspannungen und Rückströme zu vermeiden, werden deshalb vom Hersteller sogenannte TSE -Schutzschaltungen für Thyristoren angegeben.

Dabei handelt es sich um ein RC-Glied.

Für einen Abschaltthyristor

GTO Thyristor

Gate Turn Off Thyristoren (GTO's) können mit negativen Gateströmen ILR jederzeit auch vor dem Erreichen des Haltestromes wieder gelöscht werden.

Für sicheren Betrieb in der Nähe des IH soll der Steuerstrom ILF eingeschaltet bleiben.

typische Werte sind:

Zündspannung
Löschspannung
Löschstrom in der Freiwerdezeit