Eine Halbbrücke besteht aus zwei Schaltern, die in Reihenschaltung an einer (Gleich-)Spannungsquelle verschaltet sind. Mit zwei Schaltern sind 4 Kombinationen der Schalterstellungen möglich.
Ist der obere Schalter S1 geschlossen und der untere Schalter S2 offen, ist die Ausgangsspannung mit der Eingangsspannung verbunden. Es gilt UAus = UEin. Ist anders herum der untere Schalter S2 geschlossen und S1 offen, ist die Ausgangsspannung mit Masse verbunden. Es gilt UAus = 0V. Wir können die Ausgangsspannung über die Schalter einstellen.
Kurzschluss der Quelle
Wenn beide Schalter offen sind, ist die Ausgangsspannung nicht durch die Schalter festgelegt. Was immer als Last an der Ausgangsspannung hängt bestimmt den Wert der Ausgangsspannung. Sind beide Schalter geschlossen, wird die Eingangsquelle kurzgeschlossen. Was passiert dann mit der Schaltung?
Geschlossene Schalter weisen einen sehr geringen Durchlasswiderstand zwischen den Schaltanschlüssen auf. An der Quelle liegen also zwei sehr kleine Widerstände in Reihe. Der Ausgangsstrom einer Spannungsquelle wird durch die belastenden Widerstände bestimmt. Angenommen, diese betragen jeweils RSchalter, geschlossen = 100mΩ. Dann fließt in einem Elektroauto bei U = 400V folgender Kurzschluss-Strom:
Der Strom ist extrem hoch, die Schalter werden durch einen so hohen Strom direkt zerstört. Die Quelle kann den Strom auch nicht liefern. Evtl. wird sie dadurch auch beschädigt, insbesondere wenn es sich um eine Batterie handelt. Beim Kurzschluss der Quelle geht immer etwas kaputt, er muss zwingend vermieden werden. Es dürfen niemals beide Schalter gleichzeitig geschlossen sein.
Betrachten wir ab jetzt den sinnvollen Schalterbetrieb: Es muss immer ein Schalter offen und der andere geschlossen sein.
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