DE102004045946B4

DE102004045946B4 - Ausgangsschaltung

Info

Publication number: DE102004045946B4
Application number: DE102004045946A
Authority: DE
Inventors: Masaki Kawasaki Kojima
Original assignee: NEC Electronics Corp
Current assignee: NEC Electronics Corp
Priority date: 2003-10-14
Filing date: 2004-09-22
Publication date: 2008-12-11
Anticipated expiration: 2024-09-23
Also published as: JP4502177B2; US7741894B2; CN1303759C; US20050077948A1; JP2005123666A; DE102004045946A1; CN1607729A

Abstract

Ausgangsschaltung mit:
einem Ausgangstransistor (11), der einen Laststrom schaltet;
einem Laststromdetektorblock (12), der einen Strompegel des Laststroms detektiert; und
einem Flankensteilheit-Einstellblock (16), der die Flankensteilheit während eines Abschaltübergangs des Ausgangstransistors (11) in Antwort auf das Ergebnis der Detektion durch den Laststrom-Detektorblock (12) einstellt,
dadurch gekennzeichnet, dass der Flankensteilheit-Einstellblock (16) aufweist:
eine erste Abschaltgeschwindigkeitseinstellschaltung (16c), die die Gate-Spannung des Ausgangstransistors (11) mit einer ersten Flankensteilheit entlädt, um den Ausgangstransistor zu schützen, wenn ein Überlaststrom durch den Ausgangstransistor fließt;
eine zweite Abschaltgeschwindigkeitseinstellung (16a), die die Gate-Spannung des Ausgangstransistors entlädt mit einer zweiten Flankensteilheit, die langsamer ist als die erste Flankensteilheit, wenn ein normaler Strom über den Ausgangstransistor fließt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ausgangsschaltung, insbesondere eine Ausgangsschaltung, die Einstellschaltungen für die Spannungsanstiegsgeschwindigkeit hat.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Ausgangsschaltungen haben allgemein einen Leistungs-MOS-Transistor und steuern das Schalten der Energiequelle an die Last. In den Ausgangsschaltungen verursacht ein plötzlicher Übergang des Schaltelementes infolge von Induktanzkomponenten an der Leitung oder dergleichen eine Spannungsänderung. Demgemäß haben die Ausgangsschaltungen üblicherweise eine Spannungsanstiegsgeschwindigkeits-Einstellschaltung, die die Spannungsanstiegsgeschwindigkeit während der Einschalt- und Abschaltübergänge einstellt. Die Spannungsanstiegsgeschwindigkeit ist als die Geschwindigkeit der Spannungsänderung während des Übergangs im Schaltelement definiert. Beispielsweise ist die Spannungsanstiegsgeschwindigkeit während des Abschaltübergangs relativ niedrig gesetzt, so dass die übermäßig hohe Schaltgeschwindigkeit nicht die Stabilität des Schaltungsbetriebes verschlechtern würde.
Die ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung JP 11-346147 offenbart eine Ausgangsschaltung, die eine Spannungsanstiegsgeschwindigkeits-Einstellschaltung hat. 3 zeigt die Anordnung der in der vorstehend genannten Schrift beschriebenen Ausgangsschaltung. Zum Zeitpunkt, zu welchem ein Eingangsimpulssignal Vi vom niedrigen Pegel auf den hohen Pegel ansteigt, wird der P-Kanal-Transistor Q21 eingeschaltet. Dies ermöglicht, dass der Gate-Anschluss des Ausgangstransistors (im Nachfolgenden als Ausgangs-MOS bezeichnet) 21 durch die Konstantstromquelle CS21 geladen wird. Die Gate-Spannung des Ausgangs-MOS21 steigt und dann wird der Ausgangs-MOS 21 eingeschaltet. Die Anstiegsgeschwindigkeit der Spannung ist durch den Stromwert der Konstantstromquelle CS21 bestimmt. Das heißt, in der Ausgangsschaltung 20 ist die Spannungsanstiegsgeschwindigkeit während des Abschaltübergangs gemäß dem Stromwert der Konstantstromquelle CS21 gesetzt.
Andererseits wird zum Zeitpunkt, zu welchem das Eingangsimpulssignal Vi vom hohen Pegel auf den niedrigen Pegel abfällt, der N-Kanal-Transistor Q22 eingeschaltet. Dies ermöglicht, dass die Konstantstromquelle CS22 die elektrische Ladung, welche am Ausgangs-MOS 21 akkumuliert worden ist, entlädt. Die Gate-Spannung des Ausgangs-MOS 21 fällt und dann wird der Ausgangs-MOS 21 abgeschaltet. Die Abfallgeschwindigkeit der Spannung ist durch den Stromwert der Konstantstromquelle CS22 bestimmt. Das heißt, in der Ausgangsschaltung 20 ist die Spannungsanstiegsgeschwindigkeit während des Abschaltübergangs gemäß dem Stromwert der Konstantstromquelle CS22 gesetzt.
Nebenbei gesagt haben Ausgangsschaltungen üblicherweise eine Schutzschaltung, die den übermäßigen Dauerstrom an dem Ausgangs-MOS 21 vermeidet. Wenn eine derartige Schutzschaltung den übermäßigen Stromzustand detektiert, wird das Eingangsimpulssignal Vi zwangsweise zum Abfallen auf den niedrigen Pegel gebracht und der Ausgangs-MOS 21 wird abgeschaltet. Wenn am Ausgangs-MOS 21 ein übermäßiger Strom auftritt, befindet sich der Ausgangs-MOS 21 entsprechend der Energie unter Stress, die während der Zeit zwischen dem Anfang des Auftretens des übermäßigen Stroms und der Beendigung des Abschalten des Ausgangs-MOS 21 erzeugt worden wäre. Wenn in diesem Fall die Spannungsanstiegsgeschwindigkeit während des Abschaltübergangs niedrig genug ist, um die Stabilität des Schaltungsbetriebes nicht zu verschlechtern, kann der sichere Vorwärts-Arbeitsbereich (SOA) des Ausgangs-MOS 21 überschritten werden, was die Gefahr der Zerstörung des Ausgangs-MOS 21 verursacht.
Wenn bei der Schaltung 20 der Ausgangs-MOS 21 auch zwangsweise durch die Schutzschaltung abgeschaltet wird, wird der MOS 21 mit einer Spannungsanstiegsgeschwindigkeit für den Abschaltübergang abgeschaltet, die basierend auf dem Stromwert der zweiten Konstantstromquelle CS22 bestimmt ist. Angesichts des Schutzes für den Ausgangs-MOS 21 ist eine höhere Spannungsanstiegsgeschwindigkeit während des Abschaltübergangs vorzuziehen. Aber wie vorstehend beschrieben, wird das Problem der Verschlechterung der Stabilität des Schaltungsbetriebes entsprechend der Höhe der Spannungsanstiegsgeschwindigkeit verursacht, wenn der Nennstrom durch den Ausgangs-MOS 21 hindurch geht. Anders ausgedrückt, bei der herkömmlichen Ausgangsschaltung 20 besteht ein Interessenkonflikt zwischen der Sicherstellung des Schutzes des Ausgangs-MOS 21 und der Verbesserung der Stabilität des Schaltungsbetriebes. Somit sind ein effektiver Schutz des Ausgangs-MOS 21 und eine adäquate Verbesserung der Stabilität des Schaltungsbetriebes nicht kompatibel gewesen.
Eine Ausgangsschaltung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Hauptanspruches ist bekannt aus WO 00/27032 A1 .
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ausgangsschaltung zu schaffen, die in der Lage ist, den Schutz der Schaltelemente sicherzustellen und gleichzeitig die Stabilität des Schaltungsbetriebes zu verbessern.
Eine Ausgangsschaltung, die einen Ausgangstransistor hat, der einen Laststrom schaltet, hat einen Laststrom-Detektorblock, der einen Strompegel des Laststroms detektiert, und einen Flankensteilheit-Einstellblock, der die Flankensteilheit während des Abschaltübergangs des Ausgangstransistors in Antwort auf das Ergebnis der Detektion durch den Laststrom-Detektorblock einstellt.
Ferner ist es vorzuziehen, dass der Flankensteilheit-Einstellblock die Flankensteilheit während eines Abschaltübergangs gemäß einem Stromwert einstellt, wenn eine Gate-Spannung des Ausgangstransistors entladen wird.
Gemäß der Ausgangsschaltung der vorliegenden Erfindung setzt ein Flankensteilheit-Einstellblock die Flankensteilheit während des Abschaltübergangs des Ausgangstransistors in Übereinstimmung mit dem Laststromwert, der von einem Laststrom-Detektorblock detektiert wird. Beispielsweise wird, wenn der Laststrom während des Abschaltübergangs des Ausgangstransistors hoch ist, eine große Flankensteilheit gesetzt, so dass der Ausgangstransistor sofort abgeschaltet werden kann. Wenn andererseits der Laststrom klein ist, wird eine geringe Flankensteilheit gesetzt, so dass der Ausgangstransistor graduell abgeschaltet werden kann. Somit ist unter Sicherstellung des wirksamen Schutzes der Schaltelemente der Ausgangsschaltung die Verbesserung der Stabilität des Schaltungsbetriebes erzielt.
Gemäß der Ausgangsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Laststrom-Detektorblock die Konfiguration einnehmen, bei der der Strompegel des Laststroms basierend auf dem Spannungsabfall am Ausgangstransistor detektiert wird.
Gemäß der Ausgangsschaltung der vorliegenden Erfindung setzt der Flankensteilheit-Einstellblock die Flankensteilheit gemäß dem Laststromwert, der von dem Laststrom-Detektorblock detektiert worden ist, beim Abschaltübergang des Ausgangstransistors. Daher wird unter Sicherstellung des wirksamen Schutzes der Schaltelemente der Ausgangsschaltung die Verbesserung der Stabilität des Schaltungsbetriebes erzielt.
Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den begleitenden Figuren im Einzelnen hervor, die lediglich zur Veranschaulichung dienen und somit nicht als die vorliegende Erfindung begrenzend betrachtet werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Schaltbild der Ausgangsschaltung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Schaltbild zur Veranschaulichung einer Ausführungsform der Abschaltgeschwindigkeits-Einstellschaltung 16 gemäß 1.
3 ist ein Schaltbild einer Ausgangsschaltung gemäß dem Stand der Technik.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung wird weiterhin im Einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. 1 ist eine Ausgangsschaltung, die die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Ausgangsschaltung 10 hat einen Ausgangs-MOS 11, eine Zustandsbestimmungsschaltung 12, einen Anstiegsraten-Einstellwiderstand 13, eine Spannungsverstärkerschaltung (Boost-Schaltung) 14, eine Steuersignaleingangsschaltung 15 und eine Anzahl von Flankensteilheit-Einstellschaltungen 16 (16a, 16b, 16c) für den Abschaltübergang. Ein Energiequellenanschluss Vin der Ausgangsschaltung 10 ist mit der Energiequellenspannung von einer Batterie angelegt und eine Last 17 ist an einen Ausgangsanschluss OUT angeschlossen. Der Ausgangs-MOS 11 ist durch einen N-Kanal-MOS-Transistor konfiguriert. Der Drain-Anschluss des Ausgangs-MOS 11 ist an den Energiequellenanschluss Vin angeschlossen und der Source-Anschluss ist an den Ausgangsanschluss OUT angeschlossen. Der Gate-Anschluss des Ausgangs-MOS 11 ist über den Anstiegsraten-Einstellwiderstand 13 an die Boost-Schaltung 14 angeschlossen. Der Gate-Anschluss des Ausgangs-MOS wird über den Anstiegsraten-Einstellwiderstand 13 mit der verstärkten Spannung von der Boost-Schaltung 14 gespeist. Die Boost-Schaltung 14 wird basierend auf dem Steuersignal, das von der Steuersignaleingangsschaltung 15 zugeführt worden ist, betrieben. Die verstärkte Spannung der Boost-Schaltung 14 ist größer als die Summenspannung der Energiequellenspannung, welche an den Energiequellenanschluss Vin angelegt ist, und der Schwellwertspannung Vt1 des Ausgangs-MOS 11.
Die Steuersignaleingangsschaltung 15 empfängt ein externes Signal für die Schaltsteuerung des Ausgangs-MOS 11. Basierend auf dem externen Signal leitet die Steuersignaleingangs schaltung 15 das Steuersignal mit hohem oder niedrigem Pegel zur Boost-Schaltung 14. Die Boost-Schaltung 14 gibt die verstärkte Spannung in Antwort auf beispielsweise den hohen Pegel des Steuersignals aus und stoppt den Betrieb in Antwort auf den niedrigen Pegel des Steuersignals. Der Anstiegsraten-Einstellwiderstand 13 steuert den Anstieg der Gate-Spannung des Ausgangs-MOS 11. Im Einzelnen stellt der Anstiegsraten-Einstellwiderstand 13 die Zeit für die Spannung zwischen den Gate- und Source-Anschlüssen des Ausgangs-MOS 11 ein, um die Schwellwertspannung Vt1 zu überschreiten, nachdem die Boost-Schaltung 14 die verstärkte Spannung ausgegeben hat. Der Anstiegsraten-Einstellwiderstand 13 bestimmt die Flankensteilheit während des Einschaltübergangs.
Der Gate-Anschluss des Ausgangs-MOS 11 ist ferner über eine Anzahl von Flankensteilheit-Einstellschaltungen 16 (im Nachfolgenden auch als Abschaltgeschwindigkeits-Einstellschaltung bezeichnet) an den Ausgangsanschluss OUT angeschlossen. Eine Anzahl von Flankensteilheit-Einstellschaltungen bilden den Flankensteilheit-Einstellblock, der die Flankensteilheit während des Abschaltübergangs einstellt. Jede Abschaltgeschwindigkeits-Einstellschaltung 16 ist als eine Konstantstromquelle konfiguriert. Jede Abschaltgeschwindigkeits-Einstellschaltung 16 erzeugt basierend auf dem Aktivierungssignal, das von der Zustandsbestimmungsschaltung 12 zugeführt worden ist, einen Strom. Jeder Stromwert (Vermögen) der Abschaltgeschwindigkeits-Einstellschaltungen 16 ist so gesetzt, dass sie zueinander unterschiedlich sind und jede Abschaltgeschwindigkeits-Einstellschaltung 16 senkt die Gate-Spannung des Ausgangs-MOS 11 mit einer jeweils vorbestimmten Rate.
Die Zustandsbestimmungsschaltung 12 detektiert, ob durch den Ausgangs-MOS 11 ein übermäßiger Strom fließt oder nicht, und zwar basierend auf beispielsweise der Spannungsdifferenz zwischen dem Energiequellenanschluss Vin und dem Ausgangsanschluss OUT. Wenn die Zustandsbestimmungsschaltung 12 den Überstromzustand am Ausgangs-MOS 11 detektiert, wird das Signal, welches das Abschalten des Ausgangs-MOS 11 erzwingt, der Steuersignaleingangsschaltung 15 zugeführt. Ferner wählt die Zustandsbestimmungsschaltung 12 wenigstens eine der Abschaltgeschwindigkeits-Einstellschaltungen 16, um diese zu aktivieren, wenn das Steuersignal von der Steuersignaleingangsschaltung 15 auf den niedrigen Pegel abfällt und schickt das oder die Aktivierungssignal(e) an die gewählte Abschaltgeschwindigkeits-Einstellschaltung 16. Das heißt, die Zustandsbestimmungsschaltung 12 dient als ein Laststromdetektorblock, der den Laststrom detektiert und das Signal basierend auf dem Ergebnis der Detektion an den Flankensteilheit-Einstellblock ausgibt.
Beim Empfangen des externen Signals, durch welches der Ausgangs-MOS 11 eingeschaltet wird, steigt das Steuersignal von der Steuersignaleingangsschaltung 15 schrittweise vom niedrigen Pegel auf den hohen Pegel. Die Boost-Schaltung 14 startet basierend auf dem Umschalten des Steuersignals auf den hohen Pegel ihren Betrieb und leitet das verstärkte Signal zum Gate-Anschluss des Ausgangs-MOS 11 über den Anstiegsraten-Einstellwiderstand 13. Die Verstärkungssteuerung der Gate-Spannung des Ausgangs-MOS 13 erfolgt durch den Anstiegsraten-Einstellwiderstand 13. Wenn die Spannungsdifferenz zwischen den Gate- und Source-Terminals den Schwellwert Vt übersteigt, wird der Ausgangs-MOS 11 eingeschaltet und die Energie die Last 17 zugeführt.
Andererseits wird das Steuersignal bei Empfang des externen Signals, mit welchem der Ausgangs-MOS 11 abgeschaltet wird oder bei Empfang des AUS-Signals von der Zustandsbestimmungsschaltung 12, die den Überstromzustand detektiert hat, das Steuersignal von der Steuersignaleingangsschaltung 15 schrittweise vom hohen Pegel auf den niedrigen Pegel gesenkt. Wenn das Steuersignal auf den niedrigen Pegel fällt, stoppt die Boost-Schaltung 14 den Betrieb. Die Zustandsbestimmungsschaltung 12 bestimmt den Stromwert an dem Ausgangs-MOS 11 basierend auf beispielsweise der Spannungsdifferenz zwischen dem Energiequellenanschluss Vin und dem Ausgangsanschluss OUT. Die Zustandsbestimmungsschaltung 12 schickt das oder die Aktivierungssignal(e) an die zu aktivierende Abschaltgeschwindigkeits-Einstellschaltung 16.
Wenn beispielsweise durch den Ausgangs-MOS 11 zum Zeitpunkt des Abfalls des Steuersignals kein Überstrom fließt, wählt die Zustandsbestimmungsschaltung 12 eine Abschaltgeschwindigkeits-Einstellschaltung 16 und schickt das Aktivierungssignal. In diesem Fall ist die gewählte Abschaltgeschwindigkeits-Einstellschaltung 16 so, dass sie eine niedrigere Strombelastbarkeit hat und längere Zeit braucht, um die Gate-Spannung des Ausgangs-MOS 11 zu vermindern. Wenn wie vorstehend angegeben kein Überstrom durch den Aus gangs-MOS 11 zum Zeitpunkt des Abfalls des Steuersignals fließt, wählt die Zustandsbestimmungsschaltung 12 die niedrige Flankensteilheit für den Abschaltübergang, um den stabilen Betrieb der Schaltung aufrechtzuerhalten. Wenn andererseits ein Überstrom durch den Ausgangs-MOS 11 zum Zeitpunkt des Abfalls des Steuersignals fließt, wählt die Zustandsbestimmungsschaltung 12 eine andere Abschaltgeschwindigkeitsschaltung 16 aus der Anzahl derselben und schickt das oder die Aktivierungssignal(e). In diesem Fall ist die gewählte Abschaltgeschwindigkeits-Einstellschaltung 16 so, dass sie eine höhere Strombelastbarkeit hat und es eine kürzere Zeit benötigt, um die Gate-Spannung des Ausgangs-MOS 11 zu vermindern. Ansonsten kann die Zustandsbestimmungsschaltung 12 die Aktivierungssignale an alle Abschaltgeschwindigkeits-Einstellschaltungen schicken, um die höchste Flankensteilheit für den Abschaltübergang zu wählen. Wenn zum Zeitpunkt des Abfalls des Steuersignals durch den Ausgangs-MOS 11 ein Überstrom fließt, beginnt die Zustandsbestimmungsschaltung 12 den Ausgangs-MOS 11 zu schützen. Die Gate-Spannung des Ausgangs-MOS 11 wird mit einer Geschwindigkeit entsprechend der Strombelastbarkeit der aktivierten Abschaltgeschwindigkeits-Einstellschaltung 16 gesenkt, dann wird der Ausgangs-MOS 11 abgeschaltet und die Energie für die Last 17 ist unterbrochen.
2 zeigt 1 mit Beispielen der Abschaltgeschwindigkeits-Einstellschaltungen 16. Bei dieser Ausführungsform hat die erste Abschaltgeschwindigkeits-Einstellschaltung 16a einen N-Kanal-Transistor Q1 vom Depressionstyp (Entladetransistor) und einen Widerstand R1. Der Drain-Anschluss des Transistors Q1 ist an den Gate-Anschluss des Ausgangs-MOS 11 angeschlossen und der Source-Anschluss ist über den Widerstand R1 an den Ausgangsanschluss OUT angeschlossen. Der Gate-Anschluss des Transistors Q1 wird mit dem Aktivierungssignal (A) von der Zustandsbestimmungsschaltung 12 gespeist, der Rück-Gate-Anschluss ist an den Ausgangsanschluss OUT angeschlossen.
Die zweite Abschaltgeschwindigkeits-Einstellschaltung 16b besteht aus einem N-Kanal-Transistor Q2 vom Depressionstyp (Entladetransistor) dessen Strombelastbarkeit höher als die des Transistors Q1 ist und einem Widerstand R2, dessen Widerstandswert kleiner als der des Widerstandes R1 ist. Der Drain-Anschluss des Transistors Q2 ist an den Gate- Anschluss des Ausgangs-MOS 11 angeschlossen und der Source-Anschluss ist über den Widerstand R2 an den Ausgangsanschluss OUT angeschlossen. Der Gate-Anschluss des Transistors Q2 wird mit dem Aktivierungssignal (B) von der Zustandsbestimmungsschaltung 12 gespeist, der Rück-Gate-Anschluss ist an den Ausgangsanschluss OUT angeschlossen. Die dritte Abschaltgeschwindigkeits-Einstellschaltung 16c besteht aus einem N-Kanal-Transistor Q3 vom Anreicherungstyp (Entladetransistor), dessen Strombelastbarkeit höher als die der Transistoren Q1 und Q2 ist und dessen Drain- und Source-Anschlüsse an den Gate-Anschluss des Ausgangs-MOS 11 bzw. den Ausgangsanschluss OUT angeschlossen sind.
Die erste Abschaltgeschwindigkeits-Einstellschaltung 16a wird dann aktiviert, wenn der Strom am Ausgangs-MOS 11 ein normaler Wert ist, so dass keine kurze Abfallzeit erforderlich ist. Im Hinblick auf die höhere Priorität der Stabilität des Schaltungsbetriebes ist während des Abschaltübergangs eine geringe Abschaltgeschwindigkeit als Flankensteilheit gesetzt, wenn die erste Abschaltgeschwindigkeits-Einstellschaltung 16a aktiviert ist. Die dritte Abschaltgeschwindigkeits-Einstellschaltung 16c wird aktiviert, wenn der Überstrom durch den Ausgangs-MOS 11 fließt und eine kurze Abfallzeit erforderlich ist. Im Hinblick auf die höhere Priorität des Schutzes des Ausgangs-MOS 11 ist eine große Abschaltgeschwindigkeit als Flankensteilheit während des Abschaltübergangs gesetzt, wenn die dritte Abschaltgeschwindigkeits-Einstellschaltung 16c aktiviert ist.
Die zweite Abschaltgeschwindigkeits-Einstellschaltung 16b wird dann aktiviert, wenn der Strom am Ausgangs-MOS 11 größer als der Normalwert, jedoch kleiner als der übermäßige Wert ist und die erforderliche Abfallzeit kürzer als im Normalbetrieb, jedoch nicht kürzer als während des Überstromzustandes ist. Angesichts der Sicherstellung sowohl der Stabilität des Schaltungsbetriebes als auch des Schutzes für den Ausgangs-MOS 11 ist die gesetzte Abschaltgeschwindigkeit während des Abschaltübergangs der zweiten Abschaltgeschwindigkeits-Einstellschaltung 16b höher als die der ersten Abschaltgeschwindigkeits-Einstellschaltung 16a, jedoch niedriger als die der dritten Abschaltgeschwindigkeits-Einstellschaltung 16c.
Wenn der Strom an dem Ausgangs-MOS 11 ein Normalwert ist, gibt, nachdem die Steuersignaleingangsschaltung 15 das Ausgangssteuersignal basierend auf dem externen Signal auf den niedrigen Pegel schiebt, die Zustandsbestimmungsschaltung 12 das Aktivierungssignal (A) aus, welches die erste Abschaltgeschwindigkeits-Einstellschaltung 16a aktiviert. In der Abschaltgeschwindigkeits-Einstellschaltung 16a, die mit dem Aktivierungssignal (A) gespeist wird, wird die Gate-Spannung des Transistors Q1 auf die Energiequellenspannung verstärkt, durch welche der Transistor Q1 eingeschaltet wird. Die Gate-Spannung des Ausgangs-MOS 11 wird über den Transistor Q1 und den Widerstand R1 mit einer Geschwindigkeit entsprechend der Strombelastbarkeit des Transistors Q1 entladen und dann wird der Ausgangs-MOS 11 abgeschaltet.
Wenn der Strom am Ausgangs-MOS 11 größer als der Normalwert und kleiner als der übermäßige Wert ist, gibt die Zustandsbestimmungsschaltung 12 das Aktivierungssignal (B) aus, welches die zweite Abschaltgeschwindigkeits-Einstellschaltung 16b aktiviert, nachdem die Steuersignaleingangsschaltung 15 das Ausgangssteuersignal basierend auf dem externen Signal auf den niedrigen Pegel geschoben hat. In der Abschaltgeschwindigkeits-Einstellschaltung 16b, die mit dem Aktivierungssignal (B) gespeist worden ist, wird die Gate-Spannung des Transistors Q2 auf die Energiequellenspannung verstärkt, durch welche der Transistor Q2 eingeschaltet wird. Die Gate-Spannung des Ausgangs-MOS 11 wird über den Transistor Q2 und den Widerstand R2 mit einer Geschwindigkeit entsprechend der Strombelastbarkeit des Transistors Q2 entladen, und dann wird der Ausgangs-MOS 11 abgeschaltet. In diesem Fall werden, verglichen mit dem Fall, bei dem die erste Abschaltgeschwindigkeits-Einstellschaltung 16a aktiviert worden ist, eine höhere Entladegeschwindigkeit und eine kürzere Abfallzeit des Ausgangs-MOS 11 erzielt.
Wenn der Überstrom durch den Ausgangs-MOS 11 fließt, schickt die Zustandsbestimmungsschaltung 12 ein AUS-Signal an die Steuersignaleingangsschaltung 15 und die Steuersignaleingangsschaltung 15 schiebt das Ausgangssteuersignal basierend auf dem empfangenen AUS-Signal auf den niedrigen Pegel. Gleichzeitig gibt die Zustandsbestimmungsschaltung 12 das Aktivierungssignal (C) an die dritte Abschaltgeschwindigkeits-Einstellschaltung 16c. In der Abschaltgeschwindigkeits-Einstellschaltung 16c, die mit dem Aktivierungssignal (C) gespeist ist, wird die Gate-Spannung des Transistors Q3 auf die Energiequellenspannung verstärkt. Dies schaltet den Transistor Q3 ein, wodurch die Gate-Spannung des Ausgangs-MOS 11 sofort entladen wird und dann wird der Ausgangs-MOS 11 schnell abgeschaltet.
In dieser Ausführungsform wählt, wie vorstehend beschrieben, die Zustandsbestimmungsschaltung 12 die zu aktivierende Flankensteilheit-Einstellschaltung 16 aus einer Anzahl derselben in Übereinstimmung mit dem Stromwert am Ausgangs-MOS 11 während des Abschaltübergangs des Ausgangs-MOS 11. Wenn somit der Strom an dem Ausgangs-MOS 11 ein Normalwert ist, kann während des Abschaltübergangs eine niedrigere Abschaltgeschwindigkeit gewählt werden, was die Verbesserung der Stabilität des Schaltungsbetriebes erlaubt, und wenn der Stromwert an dem Ausgangs-MOS 11 größer als der Normalwert ist, kann eine höhere Abschaltgeschwindigkeit während des Abschaltübergangs gesetzt werden, was den wirksamen Schutz des Ausgangs-MOS 11 zulässt. Insbesondere wenn an dem Ausgangs-MOS 11 ein Überstrom ist, erlaubt das schnelle Abschalten des Ausgangs-MOS 11 die Reduktion der Belastung entsprechend der Energie, die bis zum Abschalten an den Ausgangs-MOS 11 angelegt werden kann, was nämlich einen weiteren Spielraum für den sicheren Betriebsbereich in der Vorwärtsrichtung des Ausgangs-MOS 11 zulässt, so dass die Zerstörung des Ausgangs-MOS 11 verhindert ist.
Es ist anzugeben, dass bei der vorstehenden Ausführungsform, obwohl Depressions-Transistoren als Transistoren für die ersten und zweiten Abschaltgeschwindigkeits-Einstellschaltungen 16a und 16b verwendet worden sind, auch ein Transistor vom Anreicherungstyp verwendet werden kann. Zusätzlich ist es, wenn die Zustandsbestimmungsschaltung 12 das Aktivierungssignal (B) an die zweite Abschaltgeschwindigkeits-Einstellschaltung 16b ausgibt, auch vorzuziehen, gleichzeitig das Aktivierungssignal (A) an die erste Abschaltgeschwindigkeits-Einstellschaltung 16a auszugeben, um beide Abschaltgeschwindigkeits-Einstellschaltungen 16a und 16b zu aktivieren. Wenn die Zustandsbestimmungsschaltung 12 das Aktivierungssignal (C) an die dritte Abschaltgeschwindigkeits-Einstellschaltung 16c ausgibt, ist ähnlich ebenfalls vorzuziehen, gleichzeitig das Aktivierungssignal (A) und (B) an die ersten und zweiten Abschaltgeschwindig keits-Einstellschaltungen 16a und 16b auszugeben, um alle Abschaltgeschwindigkeits-Einstellschaltungen 16a, 16b und 16c zu aktivieren.
Obwohl die vorliegende Erfindung basierend auf den bevorzugten Ausführungsformen erläutert worden ist, ist die Ausgangsschaltung der vorliegenden Erfindung nicht durch die vorstehenden Ausführungsformen begrenzt und es kann irgendeine Ausführungsform verschiedenen Modifikationen oder Änderungen im Umfang der vorliegenden Erfindung enthalten sein.
Aus der so beschriebenen Erfindung ist somit klar zu ersehen, dass die Ausführungsformen der Erfindung auf viele Arten variiert werden können. Solche Variationen werden nicht als Abweichung vom Geist und Umfang der Erfindung betrachtet und alle derartigen Modifikationen, wie sie für den Fachmann naheliegen, werden als innerhalb des Umfanges der folgenden Patentansprüche enthalten angesehen.

Claims

Ausgangsschaltung mit: einem Ausgangstransistor (11), der einen Laststrom schaltet; einem Laststromdetektorblock (12), der einen Strompegel des Laststroms detektiert; und einem Flankensteilheit-Einstellblock (16), der die Flankensteilheit während eines Abschaltübergangs des Ausgangstransistors (11) in Antwort auf das Ergebnis der Detektion durch den Laststrom-Detektorblock (12) einstellt, dadurch gekennzeichnet, dass der Flankensteilheit-Einstellblock (16) aufweist: eine erste Abschaltgeschwindigkeitseinstellschaltung (16c), die die Gate-Spannung des Ausgangstransistors (11) mit einer ersten Flankensteilheit entlädt, um den Ausgangstransistor zu schützen, wenn ein Überlaststrom durch den Ausgangstransistor fließt; eine zweite Abschaltgeschwindigkeitseinstellung (16a), die die Gate-Spannung des Ausgangstransistors entlädt mit einer zweiten Flankensteilheit, die langsamer ist als die erste Flankensteilheit, wenn ein normaler Strom über den Ausgangstransistor fließt.
Ausgangsschaltung nach Anspruch 1, wobei der Flankensteilheit-Einstellblock (16) ferner aufweist: eine dritte Abschaltgeschwindigkeitseinstellung (16b), die die Gate-Spannung des Ausgangstransistors entlädt mit einer dritten Flankensteilheit, die niedriger ist als die erste Flankensteilheit und höher als die zweite Flankensteilheit, wenn ein Strom größer als der Normalstrom und kleiner als der Überlast-Strom durch den Ausgangstransistor fließt.
Ausgangsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Flankensteilheit-Einstellblock (16) eine Anzahl von Entladetransistoren (Q1, Q2, Q3) aufweist, und während des Abschaltübergangs selektiv wenigstens einen der Entladetransistoren (Q1, Q2, Q3) einschaltet.
Ausgangsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Entladetransistoren (Q1, Q2, Q3) ein MOSFET vom Depressionstyp ist.
Ausgangsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Laststrom-Detektorblock (12) ein AUS-Signal erzeugt, durch welches der Ausgangstransistor (11) abgeschaltet wird, wenn der Laststrom einen vorbestimmten Wert übersteigt.
Ausgangsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Laststrom-Detektorblock (12) den Laststrompegel basierend auf einem Spannungsabfall am Ausgangstransistor (11) detektiert.