DE10146581C1 - Schaltungsanordnung mit einem Halbleiterschalter und einer Schutzschaltung - Google Patents
Schaltungsanordnung mit einem Halbleiterschalter und einer SchutzschaltungInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit einem ersten Halbleiterschalter (T1) und einer ersten Schutzschaltung (10). Die Schutzschaltung (10) weist einen zweiten Halbleiterschalter (T2) auf, dessen Laststrecke (D-S) zwischen einen Steueranschluss (G) und einen Laststreckenanschluss (S) des ersten Halbleiterschalters (T1) geschaltet ist und der von einer Vergleicherschaltung (K1, Vref1, C1, R1) abhängig von einem Vergleich einer Laststreckenspannung (Vds) und einer Referenzspannung (Vref1) jeweils für eine vorgegebene Zeitdauer leitend angesteuert wird.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung
mit einem Halbleiterschalter und einer Schutzschaltung, ins
besondere einer Schutzschaltung zum Schutz des Halbleiter
schalters bei Kurzschluss einer Last.
Zum Schalten von Lasten ist es hinlänglich bekannt, die Last
in Reihe zu einem Halbleiterschalter, insbesondere einem MOS-
FET (Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor), an
eine Versorgungsspannung anzulegen und den Halbleiterschalter
leitend oder sperrend anzusteuern. Um den MOSFET bei einem
Kurzschluss der Last vor einer Beschädigung zu schützen ist
es bekannt, bei derartigen als Schalter eingesetzten MOSFET
Schutzschaltungen vorzusehen. Besonders kritisch ist dabei
der bei leitend angesteuertem MOSFET auftretende sogenannte
Kurzschluss II. Der MOSFET wird dabei unter Umständen einem
hohen Laststrom aussetzt, der zu dessen Überhitzung und Zer
störung führen kann.
Bei einer bekannten Schutzschaltung zum Schutz des MOSFET bei
Kurzschluss, bzw. zur Begrenzung des Laststromes, ist ein
Transistor in Reihe zu einer Stromquelle zwischen den Gate-
Anschluss des MOSFET und dessen Source-Anschluss oder ein Be
zugspotential geschaltet, wobei der Transistor durch eine den
Laststrom durch den MOSFET erfassende Strommessanordnung an
gesteuert ist. Bei Überschreiten einer vorgegebenen Strom
stärke für den Laststrom wird das Gate des Transistors mit
einem definierten durch die Stromquelle vorgegebenen Strom
entladen, um den Transistor abzuregeln und den Laststrom zu
begrenzen.
Problematisch ist dabei dass die Entladung des Gate-
Anschlusses wegen des durch die Stromquelle vorgegebenen Ent
ladestromes unter Umständen zu langsam erfolgt, um den MOSFET
vor dem bei Kurzschluss rapide ansteigenden Laststrom zu
schützen, so dass der MOSFET für eine zu lange Zeitdauer ei
nem hohen Strom ausgesetzt ist.
Die EP 0 766 395 A2 beschreibt eine Schaltungsanordnung mit
einem Leistungstransistor und einer Kurzschlussschutzschal
tung. Die Kurzschlussschutzschaltung umfasst einen Transis
tor, der zwischen den Gate-Anschluss und den Source-Anschluss
des Leistungstransistors geschaltet ist. Dieser Transistor
wird durch eine Stromsensoranordnung, die den Laststrom des
Leistungstransistors erfasst, angesteuert, wenn der Laststrom
einen Referenzwert übersteigt. Um zu vermeiden, dass der
Leistungstransistor im Kurzschlussfall zu schnell abgeschal
tet wird, ist der Schutztransistor außerdem durch eine Span
nungssensoranordnung angesteuert, die eine Änderung der Last
streckenspannung des Leistungstransistors erfasst und die ei
ner zu starken Spannungsänderung über der Laststrecke durch
Ansteuerung des Schutztransistors entgegenwirkt.
Die DE 43 20 021 A1 beschreibt eine Schaltungsanordnung mit
einem IGBT und einer Kurzschlussschutzschaltung für den IGBT.
Diese Schutzschaltung umfasst einen MOSFET, der zwischen den
Gate-Anschluss des IGBT und Bezugspotential geschaltet ist.
Eine Ansteuerschaltung für diesen MOSFET vergleicht die Last
streckenspannung des IGBT mit einem Referenzwert, um einen
Störzustand zu erfassen. Über einen Zeitschalter wird der
MOSFET dabei erst dann angesteuert, wenn dieser Störzustand
länger als eine durch den Zeitschalter vorgegebene Verzöge
rungszeit andauert.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltungsanord
nung mit einem Halbleiterschalter und einer Schutzschaltung
zur Verfügung zu stellen, bei der die Schutzschaltung den
Laststrom im Falle eines Lastkurzschlusses rasch begrenzt.
Dieses Ziel wird durch eine Schaltungsanordnung gemäß den
Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand
der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist einen ersten
Halbleiterschalter mit einem Steueranschluss und einem ersten
und zweiten Laststreckenanschluss und eine erste Schutzschal
tung auf. Die erste Schutzschaltung umfasst einen zweiten
Halbleiterschalter mit einem Steueranschluss und einer Last
strecke, die zwischen den Steueranschluss des ersten Halblei
terschalters und eine Klemme für ein erstes Bezugspotential
geschaltet ist, und eine Ansteuerschaltung für den zweiten
Halbleiterschalter. Die Ansteuerschaltung vergleicht eine
Laststreckenspannung des ersten Halbleiterschalters mit einer
ersten Referenzspannung oder einen Laststrom des ersten Halb
leiterschalters mit einem Referenzstrom und steuert abhängig
von dem Vergleichsergebnis den zweiten Halbleiterschalter je
weils für eine vorgegebene Zeitdauer leitend an.
Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird der erste
Halbleiterschalter, der insbesondere als MOSFET ausgebildet
ist und zum Schalten einer Last an eine Versorgungsspannung
dient, abgeregelt, indem dessen Gate-Kapazität durch den
zweiten Halbleiterschalter während einer vorgegebenen Zeit
dauer, entladen wird, wenn eine über der Laststrecke zwischen
dem ersten und zweiten Laststreckenanschluss des ersten Halb
leiterschalters anliegende Spannung den Wert der ersten Refe
renzspannung übersteigt, was auf einen Kurzschluss der Last
hindeutet. Die Entladung der Gate-Kapazität über den zweiten
Halbleiterschalter erfolgt dabei im wesentlichen ohne Strom
begrenzung. Vorzugsweise ist der über den zweiten Halbleiter
schalter fließende Entladestrom nur durch unweigerlich vor
handene Bahnwiderstände begrenzt.
Die erfindungsgemäße Schutzschaltung findet insbesondere in
Verbindung mit einer herkömmlichen Schutzschaltung, die bei
Auftreten eines zu hohen Laststromes die Gate-Kapazität des
MOSFET mit einem definierten Strom entlädt, Verwendung. Die
erfindungsgemäße Schutzschaltung bewirkt dabei eine Vorentla
dung der Gate-Kapazität, um den Laststrom rasch auf einen
Wert zu reduzieren, der zumindest kurzfristig nicht zu einer
Überhitzung des MOSFET führt. Die weitere Strombegrenzung
wird dann von der weiteren Schutzschaltung übernommen.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist die Schutz
schaltung eine Vergleicheranordnung zum Vergleich der Lastre
ckenspannung des MOSFET mit einer ersten Referenzspannung
auf. Die Vergleicheranordnung ist insbesondere als Komparator
ausgebildet, dessen einer Anschluss über eine Referenzspan
nungsquelle an einen der Laststreckenanschlüsse des MOSFET
und dessen anderer Anschluss an den anderen Laststreckenan
schluss des MOSFET angeschlossen ist. Ein Ausgang des Kompa
rators ist dabei insbesondere über ein Hochpassfilter an ei
nen Steueranschluss des zweiten Halbleiterschalters ange
schlossen. Übersteigt die Laststreckenspannung die erste Re
ferenzspannung, so liegt am Ausgang des Komparators ein
Sprungsignal an, das von einem unteren auf einen oberen Pegel
oder von einem unteren auf einen oberen Pegel wechselt. Das
Hochpassfilter erzeugt aus diesem Sprungsignal einen Ansteu
erimpuls für den zweiten Halbleiterschalter, um diesen lei
tend anzusteuern.
Der zweite Halbleiterschalter ist vorzugsweise als MOS-
Transistor ausgebildet. In diesem Fall ist der Gate-
Anschluss, dem das Impulssignal zugeführt ist, vorzugsweise
über einen ohmschen Widerstand an dessen Source-Anschluss o
der ein niedriges Potential angeschlossen, um die Gate-
Kapazität des Transistors nach dem Aufladen durch den Impuls
des Filters wider zu entladen und um so sicherzustellen, dass
der Transistor nur für eine vorgegebene Zeitdauer leitet.
Diese Zeitdauer ist unter anderem von der Gate-Kapazität des
als zweiter Halbleiterschalter dienenden Transistors und dem
Widerstandswert des ohmschen Widerstandes abhängig.
Der zweite Halbleiterschalter ist zwischen den Gate-Anschluss
und den Source-Anschluss des als erster Halbleiterschalter
dienenden MOSFET oder zwischen den Gate-Anschluss und eine
beliebige andere Klemme, die sich auf einem zur Entladung der
Gate-Kapazität geeigneten Potential befindet, geschaltet. Bei
einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Spannungsquelle
in Reihe zu dem zweiten Halbleiterschalter geschaltet, um die
Entladung der Gate-Kapazität nach unten zu begrenzen. Die
Entladung der Gate-Kapazität durch den zweiten Halbleiter
schalter endet dann, wenn die Spannung zwischen dem Gate-
Anschluss und dem Source-Anschluss auf den Wert der durch die
Spannungsquelle bereitgestellten Spannung abgesunken ist.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbei
spielen anhand von Figuren näher erläutert. In den Figuren
zeigt
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsge
mäßen Schaltungsanordnung mit einem ersten Halblei
terschalter und einer ersten Schutzschaltung,
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsge
mäßen Schaltungsanordnung mit einem ersten Halblei
terschalter und einer ersten Schutzschaltung,
Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsge
mäßen Schaltungsanordnung mit einem ersten Halblei
terschalter und einer ersten Schutzschaltung,
Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnung mit einem ersten Halbleiter
schalter, einer ersten Schutzschaltung und einer
zweiten Schutzschaltung.
In den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben
gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfin
dungsgemäßen Schaltungsanordnung mit einem ersten Halbleiter
schalter T1 und einer Schutzschaltung 10. Der erste Halblei
terschalter T1 ist in dem Beispiel als n-Kanal-MOSFET ausge
bildet, der einen Gate-Anschluss G als Steueranschluss sowie
einen Drain-Anschluss D und einen Source-Anschluss S als
Laststreckenanschlüsse aufweist. Der Transistor T1 dient zur
Ansteuerung einer Last. Zur Veranschaulichung dieser Funktion
ist die Drain-Source-Strecke D-S des Transistors T1 in Fig.
1 in Reihe zu einer Last zwischen Klemmen für Versorgungspo
tential Vdd und Bezugspotential GND, insbesondere Massepoten
tial, geschaltet. Zur Ansteuerung des Transistors T1 ist eine
Ansteuerschaltung 20 vorgesehen, die an den Gate-Anschluss G
des Transistors T1 angeschlossen ist, um die nicht näher dar
gestellte in dem MOS-Transistor T1 bauartbedingt vorhandene
Gate-Kapazität zur leitenden Ansteuerung des Transistors T1
aufzuladen und um die Kapazität zum Sperren des Transistors
T1 wieder zu entladen. Die Ansteuerschaltung 20 weist vor
zugsweise eine nicht näher dargestellte Stromquelle auf, um
die Gate-Kapazität zur leitenden Ansteuerung des Transistors
mit einem definierten Strom aufzuladen und auf diese Weise
die Steilheit der Schaltflanken während der Schaltvorgänge zu
begrenzen.
Erfindungsgemäß ist eine Schutzschaltung 10 vorgesehen, die
einen Laststrom Ids durch den Transistor T1 begrenzt, wenn
ein Kurzschluss der Last auftritt, während der Transistor T1
leitend angesteuert ist. Die Schutzschaltung 10 weist einen
zweiten Halbleiterschalter T2 auf, der in dem Ausführungsbei
spiel ebenfalls als n-Kanal-MOSFET ausgebildet ist, und des
sen Drain-Source-Strecke D-S zwischen den Gate-Anschluss G
und den Source-Anschluss S des Transistors T1 geschaltet ist.
Der zweite Transistor T2 wird angesteuert durch eine Ver
gleicherschaltung, die die Laststreckenspannung bzw. die
Drain-Source-Spannung Vds des Transistors T1 mit einer ersten
Referenzspannung Vref1 vergleicht und die den zweiten Tran
sistor T2 abhängig von dem Vergleichsergebnis leitend ansteu
ert. Die Vergleicheranordnung weist einen Komparator K1 auf,
dessen Plus-Eingang über eine Referenzspannungsquelle Vref1
an den Drain-Anschluss D des Transistors T1 und dessen Minus-
Eingang an den Source-Anschluss S des Transistors T1 ange
schlossen ist. Übersteigt die Drain-Source-Spannung Vds den
Wert der Referenzspannung Vref1 so wechselt in dem darge
stellten Ausführungsbeispiel ein Ausgangssignal des Kompara
tors K1 von einem unteren Spannungspegel auf einen oberen
Spannungspegel.
Zwischen den Ausgang des Komparators K1 und den Gate-
Anschluss G des zweiten Transistors T2 ist ein Hochpassfilter
geschaltet, das in Fig. 1 als Kondensator C1 ausgebildet
ist, und welches aus dem sprungförmigen Ausgangssignal des
Komparators K1, das entsteht, wenn die Drain-Source-Spannung
Vds die erste Referenzspannung Vref1 übersteigt, ein impuls
förmiges Signal zur Ansteuerung des zweiten Transistors T2
erzeugt. Das impulsförmige Signal entsteht durch Ausfiltern
der niederfrequenten Anteile aus dem sprungförmigen Ausgangs
signal des Komparators K1 durch den Kompensator C1. Das durch
den Kondensator C1 aus dem sprungförmigen Ausgangssignal des
Komparators K1 erzeugte impulsförmige Signal steuert den
Transistor T2 leitend an, um die Gate-Kapazität des Transis
tors T1 nach dem Source-Potential zu entladen. Der Gate-
Anschluss G des zweiten Transistors T2 ist über einen Wider
stand R1 an dessen Source-Anschluss angeschlossen, wobei die
nicht näher dargestellte Gate-Kapazität des zweiten Transis
tors T2 durch das impulsförmige Ansteuersignal aufgeladen und
anschließend über den Widerstand R1 wieder entladen wird. Der
zweite Transistor T2 sperrt, sobald dessen Gate-Source-
Spannung über den Widerstand R1 auf einen Wert unterhalb der
Schwellenspannung des Transistors T2 entladen wurde. Die
Zeitdauer, für welche der zweite Transistor T2 nach der An
steuerung durch das impulsförmige Signal leitend bleibt, ist
unter anderem abhängig von der Gate-Kapazität des Transistors
T2 und dem Widerstand R1, wobei gilt, dass der zweite Tran
sistor T2 umso länger leitend bleibt, je größer der Wider
standswert des ohmschen Widerstandes R1 ist.
Die erfindungsgemäße Schutzschaltung 10 entlädt über den
zweiten Transistor T2 die Gate-Kapazität des ersten Transis
tors T1 für eine vorbestimmte Zeitdauer, wenn die Drain-
Source-Spannung Vds den Wert der ersten Referenzspannung
Vref1 übersteigt, um dadurch den Transistor T1 abzuregeln und
dessen Laststrom Ids zu begrenzen und um auf diese Weise den
Transistor T1 vor einer Überhitzung zu schützen. Die Refe
renzspannung Vref1 ist dabei so groß gewählt, dass von einem
Kurzschluss der Last ausgegangen werden kann, wenn die Drain-
Source-Spannung die erste Referenzspannung Vref1 übersteigt.
Der zweite Transistor T2 entlädt in dem dargestellten Ausfüh
rungsbeispiel die Gate-Kapazität des Transistors T1 nach
Source-Potential des ersten Transistors T1. Selbstverständ
lich kann der Transistor T2 auch zwischen den Gate-Anschluss
zwischen des ersten Transistors T1 und eine beliebige andere
Klemme geschaltet sein, an der ein ausreichend niedriges Po
tential anliegt, um die Gate-Kapazität des Transistors T1 bei
leitendem Transistor T2 zu entladen.
Der Entladestrom des Transistors T1 über den Transistor T2
ist lediglich durch unweigerlich vorhandene Bahnwiderstände
und den Einschaltwiderstand des Transistors T2 beschränkt so
lange der Transistor T2 leitend angesteuert ist.
Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfin
dungsgemäßen Schaltungsanordnung mit einem zur Ansteuerung
einer Last dienenden Transistor T1 und einer Schutzschaltung
10. Die Schutzschaltung gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von
der gemäß Fig. 1 dadurch, dass eine zweite Referenzspan
nungsquelle Vref2 in Reihe zu der Drain-Source-Strecke D-S
des zweiten Transistors T2 zwischen den Gate-Anschluss G und
den Source-Anschluss S des ersten Transistors T1 geschaltet
ist. Bei leitend angesteuertem Transistor T2 wird die Gate-
Kapazität des Transistors T1 entladen, wodurch dessen Gate-
Source-Spannung Ugs sinkt und der Transistor T1 abgeregelt.
Die in Reihe zu dem zweiten Transistor T2 geschaltete Refe
renzspannungsquelle Vref2 begrenzt das durch die Schutzschal
tung 10 bewirkte Absenken der Gate-Source-Spannung Ugs nach
unten hin. Die Gate-Source-Spannung Ugs kann bei dem Ausfüh
rungsbeispiel gemäß Fig. 2 bei leitendem Transistor T2
nicht unter den Wert der zweiten Referenzspannung Vref2 ab
sinken.
Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfin
dungsgemäßen Schaltungsanordnung, die sich von der in Fig. 2
dargestellten dadurch unterscheidet, dass die zweite Refe
renzspannungsquelle Vref2 durch einen als Transistor T3 aus
gebildeten Schalter überbrückt ist, wobei der Transistor über
einen Ansteuereingang IN3 ansteuerbar ist. Bei dem Ausfüh
rungsbeispiel gemäß Fig. 3 kann die durch die Referenzspan
nungsquelle Vref2 bewirkte Begrenzung der Gate-Source-
Spannung Ugs nach unten hin verhindert werden, wenn der Tran
sistor T3 über den Eingang IN3 leitend angesteuert wird.
Die erfindungsgemäße Schutzschaltung gemäß der Fig. 1 bis
3 findet insbesondere im Zusammenhang mit einer weiteren
Schutzschaltung 30 Verwendung, wie in Fig. 4 dargestellt
ist. Diese Schutzschaltung weist einen als Transistor ausge
bildeten Halbleiterschalter T5 auf, der in Reihe zu einer
Stromquelle Iq1 zwischen den Gate-Anschluss G und den Source-
Anschluss S des zur Ansteuerung der Last dienenden ersten
Transistors T1 geschaltet ist. Der Transistor T5 ist ange
steuert durch eine Strommessanordnung, die den Laststrom Ids
durch den ersten Transistor T1 erfasst, wobei die Gate-
Kapazität des Transistors T1 bei leitend angesteuertem Tran
sistor T1 mit einem definierten durch die Stromquelle Iq1 ge
lieferten Strom entladen wird.
Die Strommessanordnung weist einen Messtransistor T4 auf, der
vom selben Leitungstyp wie der erste Transistor T1 ist und
dessen Gate-Anschluss G an den Gate-Anschluss des ersten
Transistors T1 und dessen Drain-Anschluss D an den Drain-
Anschluss des ersten Transistors T1 geschaltet ist. Der Sour
ce-Anschluss S des Messtransistors T4 ist über einen Wider
stand R2 an den Source-Anschluss S des ersten Transistors T1
angeschlossen. Ein Laststrom Ids4 des Messtransistors T4
steht in Beziehung zu der Drain-Source-Spannung Vds des ers
ten Transistors T1 bzw. dem Laststrom Ids des ersten Transis
tors T1, wobei gilt, dass der als Messstrom dienende Last
strom Ids4 des Messtransistors T4 umso größer ist, umso grö
ßer die Drain-Source-Spannung Vds bzw. der Laststrom Ids des
ersten Transistors T1 ist. Der Messstrom Ids4 ruft an einem
dem Transistor T4 nachgeschalteten Widerstand R2 einen Span
nungsabfall V2 hervor, der in dem Beispiel der Gate-Source-
Spannung Ugs5 des Transistors T5 entspricht, wobei der Tran
sistor T5 leitend angesteuert wird, wenn der durch den Mess
strom Ids4 an dem Widerstand R2 hervorgerufene Spannungsab
fall V2 die Schwellenspannung des Transistors T5 überschrei
tet.
Die Schaltung 30 bildet eine Regelschaltung, die den Last
strom Ids des Transistors T1 beschränkt, indem sie den Tran
sistor T1 abhängig von dem Laststrom Ids abregelt. Die Ge
schwindigkeit, mit welcher die Schaltung 30 die Gate-
Kapazität des Transistors T1 entlädt, ist dabei durch den von
der Stromquelle Iq1 gelieferten Strom beschränkt, was bei ei
nem Kurzschluss der Last und leitend angesteuertem Transistor
T1 dazu führen kann, dass der Transistor T1 für eine verhält
nismäßig lange Zeitdauer einem sehr großen Laststrom Ids aus
gesetzt ist, bis die Schaltungsanordnung 30 die Gate-
Kapazität des Transistors T1 ausreichend entladen hat. Aus
diesem Grund ist bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 4
die Schutzschaltung 10 vorgesehen, die bei einem Kurzschluss
der Last und leitend angesteuertem Transistor T1 die Gate-
Kapazität für eine zeitlich begrenzte Zeitdauer rasch
(vor)entlädt, um den Laststrom Ids innerhalb kurzer Zeit zu
reduzieren, um eine Schädigung des Transistors T1 zu verhin
dern. Eine weitere Abregelung des Transistors T1 wird dann
durch die Schaltungsanordnung 30 übernommen.
Die Reihenschaltung mit dem Transistor T5 und der Stromquelle
Iq1 kann selbstverständlich auch zwischen den Gate-Anschluss
G des Transistors T1 und eine Klemme für ein Potential ge
schaltet sein, das ausreichend niedrig ist, um die Gate-
Kapazität G bei leitend angesteuertem Transistor T5 zu entla
den.
10
Schutzschaltung
20
Ansteuerschaltung
C1 Kondensator
D Drain-Anschluss
G Gate-Anschluss
GND Bezugspotential
Ids Laststrom
Iq1 Stromquelle
K1 Komperator
R1 Widerstand
R2 Widerstand
S Source-Anschluss
T1 Lasttransistor
T2 MOS-Transistor
T3 MOS-Transistor
T4 Messtransistor
T5 MOS-Transistor
Ugs, Ugs5 Gate-Source-Spannungen
Vdd Versorgungspotential
Vds Laststreckenspannung
Vref1 erste Referenzspannungsquelle
Vref2 zweite Referenzspannungsquelle
C1 Kondensator
D Drain-Anschluss
G Gate-Anschluss
GND Bezugspotential
Ids Laststrom
Iq1 Stromquelle
K1 Komperator
R1 Widerstand
R2 Widerstand
S Source-Anschluss
T1 Lasttransistor
T2 MOS-Transistor
T3 MOS-Transistor
T4 Messtransistor
T5 MOS-Transistor
Ugs, Ugs5 Gate-Source-Spannungen
Vdd Versorgungspotential
Vds Laststreckenspannung
Vref1 erste Referenzspannungsquelle
Vref2 zweite Referenzspannungsquelle
Claims (9)
1. Schaltungsanordnung, die folgende Merkmale aufweist:
einen ersten Halbleiterschalter (T1) mit einem Steueran schluss (G) und einem ersten und zweiten Laststreckenan schluss (D, S),
eine erste Schutzschaltung (10) mit einem zweiten Halblei terschalter (T2), der einen Steueranschluss (G) und eine Laststrecke (D, S) aufweist, die zwischen den Steueranschluss (G) des ersten Halbleiterschalters (T) und eine Klemme (S, OUT) für ein erstes Potential geschaltet ist, einer Ansteuer schaltung (K1, C1, R1) für den zweiten Halbleiterschalter (T2), die eine Laststreckenspannung (Vds) des ersten Halblei terschalters (T1) mit einer ersten Referenzspannung (Vref) oder einen Laststrom (Ids) mit einem Referenzstrom vergleicht und abhängig von dem Vergleichsergebnis den Halbleiterschal ter (T2) jeweils für eine vorgegebene Zeitdauer leitend ansteuert.
einen ersten Halbleiterschalter (T1) mit einem Steueran schluss (G) und einem ersten und zweiten Laststreckenan schluss (D, S),
eine erste Schutzschaltung (10) mit einem zweiten Halblei terschalter (T2), der einen Steueranschluss (G) und eine Laststrecke (D, S) aufweist, die zwischen den Steueranschluss (G) des ersten Halbleiterschalters (T) und eine Klemme (S, OUT) für ein erstes Potential geschaltet ist, einer Ansteuer schaltung (K1, C1, R1) für den zweiten Halbleiterschalter (T2), die eine Laststreckenspannung (Vds) des ersten Halblei terschalters (T1) mit einer ersten Referenzspannung (Vref) oder einen Laststrom (Ids) mit einem Referenzstrom vergleicht und abhängig von dem Vergleichsergebnis den Halbleiterschal ter (T2) jeweils für eine vorgegebene Zeitdauer leitend ansteuert.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei der Ansteuer
schaltung (K1, C1, R1) eine Vergleicheranordnung (K1) und ein
zwischen die Vergleicheranordnung (K1) und den Steueran
schluss (G) des zweiten Halbleiterschalters (T2) geschaltetes
Filter (C7) aufweist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, bei der die Verglei
cheranordnung (K1) einen Komparator mit einer ersten und
zweiten Eingangsklemme (+, -) aufweist, wobei die erste Ein
gangsklemme (+) über eine Referenzspannungsquelle (Vref1) an
den ersten Laststreckenanschluss (D) und die zweite Eingangs
klemme (-) an den zweiten Laststreckenanschluss (S) des ers
ten Halbleiterschalters (T1) angeschlossen ist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, bei dem das
Filter (C1) einen Kondensator aufweist, der zwischen einen
Ausgang der Vergleicheranordnung (K1) und den Steueranschluss
(G) des zweiten Halbleiterschalters (T2) geschaltet ist.
5. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprü
che, bei der ein Widerstand (R1) zwischen den Steueranschluss
(G) und einen Laststreckenanschluss (S) des zweiten Halblei
terschalters (T2) geschaltet ist.
6. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprü
che, bei dem eine weitere Referenzspannungsquelle (Vref2) in
Reihe zu dem zweiten Halbleiterschalter (T2) zwischen den
Steueranschluss (G) des ersten Halbleiterschalters (T1) und
die Klemme (S, OUT) für das erste Potential geschaltet ist.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, bei dem die zweite
Referenzspannungsquelle (Vref2) mittels eines Schalters (T3)
überbrückbar ist.
8. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprü
che, bei der eine zweite Schutzschaltung (30) vorgesehen ist,
die eine Strommessanordnung (T4, R2) zur Erfassung eines
Laststromes (Ids) des ersten Halbleiterschalters (T1) und ei
ne Reihenschaltung eines dritten Halbleiterschalters (T5) und
einer Stromquelle (Iq1) zwischen dem Steueranschluss (G) des
ersten Halbleiterschalters (T1) und der Klemme (S, OUT) für
das erste Potential aufweist, wobei das dritte Halbleiter
schaltelement (T5) durch die Strommessanordnung (T4, R2)
angesteuert ist.
9. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprü
che, bei der die Klemme (S, OUT) für das erste Potential ei
ner (S) der Laststreckenanschlüsse (D, S) des ersten Halblei
terschalters (T1) ist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10146581A DE10146581C1 (de) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | Schaltungsanordnung mit einem Halbleiterschalter und einer Schutzschaltung |
US10/252,322 US7158359B2 (en) | 2001-09-21 | 2002-09-23 | Circuit configuration having a semiconductor switch and a protection circuit |
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DE10146581A DE10146581C1 (de) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | Schaltungsanordnung mit einem Halbleiterschalter und einer Schutzschaltung |
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DE10146581C1 true DE10146581C1 (de) | 2003-04-24 |
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