DE4207568A1 - Ueberstrom-detektorschaltung fuer eine halbleiterleistungsvorrichtung - Google Patents
Ueberstrom-detektorschaltung fuer eine halbleiterleistungsvorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Überstrom-Detektorschaltung
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, das heißt eine
Überstrom-Detektorschaltung für eine Halbleiterleistungs
vorrichtung, wie sie in Schaltnetzteilen, Wechselrichtern
zur Steuerung von Motoren und Steuerungen für die elektri
sche Anlage von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. Insbe
sondere betrifft die Erfindung eine Überstromdetektorschal
tung, wie sie vorzugsweise in einem Leistungs-IC verwendet
wird, das eine Halbleiterleistungsvorrichtung, ihre Steuer
schaltung und ihre Überstrom-Schutzschaltung auf einem ein
zigen Chip integriert enthält.
Halbleiterleistungsvorrichtungen wie bipolare Sperrschicht-
Leistungstransistoren, Leistungs-MOSFETs (Metalloxid-Halb
leiter-Feldeffekt-Transistoren) IGBTs (bipolare Transisto
ren mit isoliertem Gate) werden zur Steuerung hoher Span
nungen und großer Ströme in Schaltnetzteilen, Wechselrich
tern zur Motorsteuerung und bei elektrischen Elementen der
Kraftfahrzeugtechnik wie Solenoiden, Lampen und Gleich
strommotorschaltern verwendet. Diese Halbleiterleistungs
vorrichtungen weisen einen sicheren Arbeitsbereich (SOA =
Safe Operation Area) in Verbindung mit der Höhe ihres Aus
gangsstroms und dessen Stromflußdauer auf. Wenn ein diesen
sicheren Arbeitsbereich übersteigender Strom für eine merk
lich lange Zeit fließt, oder ein ungewollter Überstrom in
folge des Kurzschlusses einer Last fließt, wird die Halb
leiterleistungsvorrichtung überhitzt, was zu einem thermi
schen Zusammenbruch führt. Um dies zu verhindern, sind
diese Halbleiterleistungsvorrichtungen mit einer Schutz
schaltung versehen, die den Ausgangsstrom und die Tempera
tur in der Halbleiterleistungsvorrichtung überwacht und den
Strom begrenzt oder unterbricht, falls ein Überstrom oder
eine Überhitzung festgestellt wird.
Fig. 3 zeigt eine herkömmliche Schaltung, die in der Druck
schrift D.L. Zaremba Jr., Electro Mini/Micro Northeast
Conf. Rec., E. 10.4.1-E. 10.4.4. (1986) offenbart ist. In
dieser Darstellung ist ein n-Kanal Leistungs-MOSFET 1 als
Halbleiterleistungsvorrichtung zwischen ein Stromspiegel
element 2 und einen Stromfühler geschaltet. Die Drainelek
troden der beiden Elemente 1 und 2 sind zusammengeschlossen
und als ein erster Hauptanschluß 3 (nachfolgend als Drain
anschluß 3 bezeichnet) herausgeführt. Die Gateelektroden
der beiden Elemente 1 und 2 sind zusammengeschlossen und
als Gateanschluß 5 herausgeführt. Die Sourceelektroden der
beiden Elemente 1 und 2 sind gesondert als ein zweiter
Hauptanschluß 4 (nachfolgend als Sourceanschluß 4 bezeich
net) bzw. als ein Stromspiegelanschluß 6 herausgeführt. Der
Drainanschluß 3 ist mit dem Anschluß höheren Potentials
(positive Seite) einer Stromquelle 8 über eine Last 7 ver
bunden, während der Sourceanschluß 4 mit dem Anschluß nied
rigeren Potentials (negative oder Masse-Seite) der Strom
quelle 8 verbunden ist. Ein Hauptstrom I, der von der
Stromquelle 8 dem MOSFET 1 über die Last 7 geliefert wird,
wird auf diese Weise von einem Steuersignal gesteuert, das
von einer Treiberschaltung 9 an den Gateanschluß 5 angelegt
wird.
Eine Überstrom-Detektorschaltung 11 enthält einen Meßwider
stand 12, eine Konstantspannungseinrichtung 13 und einen
Komparator 14. Der Meßwiderstand 12 ist zwischen den Sour
ceanschluß 4 und den Stromspiegelanschluß 6 geschaltet, so
daß ein Nebenschlußstrom i, der mittels des Stromspiegel
elements 2 in einem bestimmten Verhältnis von dem Haupt
strom I abgezweigt wird, durch den Meßwiderstand 12 fließt.
Die Konstantspannungseinrichtung 13, deren negative Seite
mit dem Sourceanschluß 4 verbunden ist, erzeugt eine be
stimmte Bezugsspannung Es. Der Komparator 14, dessen Ein
gangsanschlüsse mit der positiven Seite der Konstantspan
nungseinrichtung 13 und dem Stromspiegelanschluß 6 verbun
den sind, vergleicht den Potentialabfall E über dem Meßwi
derstand 12, der von dem Nebenschlußstrom i verursacht
wird, mit der Bezugsspannung Es. Das Ausgangssignal des
Komparators 14 wird über die Steuerschaltung 10 und die
Treiberschaltung 9 auf den Gateanschluß 5 rückgekoppelt.
Bei der in vorstehend beschriebener Weise aufgebauten
Schaltungsanordnung mit dem Leistungs-MOSFET 1 und der
Überstrom-Detektorschaltung 11 kann die Höhe des Haupt
stroms I durch Messen der Potentialdifferenz E über dem
Meßwiderstand 12, die von dem Nebenschlußstrom i hervorge
rufen wird, quantitativ gemessen werden. Dies beruht dar
auf, daß der Nebenschlußstrom i, der durch das Stromspie
gelelement 2 fließt, in einem festen Verhältnis (z. B.
1/10 000) von dem Hauptstrom I durch den Leistungs-MOSFET 1
abgezweigt wird.
Fig. 2 ist eine charakteristische graphische Darstellung,
die den Zusammenhang zwischen dem Nebenschlußstrom i und
der Potentialdifferenz E über dem Meßwiderstand 12 wieder
gibt. Diese Graphik entspricht einem Fall, wo das Verhält
nis i/I = 1/10 000 und der Widerstand des Meßwiderstands 12
500 Ω beträgt. Die Bezugsspannung Es der Konstantspannungs
einrichtung 13 kann wie folgt bestimmt werden. Nimmt man
an, daß die obere Grenze des Hauptstroms I im sicheren Ar
beitsbereich (SOA) I = 2 A beträgt, dann ist der zugehörige
Nebenschlußstrom i = 200 µA (= 1/10 000). In Fig. 2 ent
spricht demnach der Nebenschlußstrom i einem Punkt P1, bei
dem die Potentialdifferenz E = 0,1 V ist. Wenn also die Be
zugsspannung Es der Konstantspannungseinrichtung 13 auf 0,1
V eingestellt ist, kann eine Überschreitung des zulässigen
Hauptstroms I mittels des Komparators 14 festgestellt wer
den, wenn die Spannung E die Bezugsspannung Es von 0,1 V
überschreitet. Auf diese Weise kann die Überhitzung des
Leistungs-MOSFET unterdrückt werden und ein Zusammenbruchs
fehler eines Leistungs-MOSFET kann dadurch verhindert wer
den, daß ein Überstrom-Detektorsignal Vo an die Steuer
schaltung 10 geliefert wird, wenn der Komparator fest
stellt, daß die Voraussetzung E-Es < 0 erfüllt ist, so
daß die Steuerschaltung 10 die Spannung am Gateanschluß 5
des Leistungs-MOSFET 1 über die Treiberschaltung 9 so steu
ert, daß ein Schutzeingriff erfolgt, entweder durch Begren
zung oder durch Unterbrechung des Hauptstroms I.
Bei dieser herkömmlichen Schaltung könnte man einen größe
ren wirtschaftlichen Vorteil erwarten, wenn die gesamte in
Fig. 3 gezeigte Schaltung in einem einzigen Leistungs-IC-
Chip integriert wäre. In einem solchen Fall hätten aber
Streuungen der Offsetspannung des Komparators einen grö
ßeren Einfluß auf die Überstrom-Detektorfunktion der Über
strom-Detektorschaltung. Streuungen der Offsetspannung von
Komparatoren, wie sie bei zur Herstellung von Leistungs-ICs
geeigneten Herstellungsverfahren auftreten, belaufen sich
normalerweise auf etwa ± 10 mV, was ± 20 µA oder ± 10%
Fehler bei der Meßgenauigkeit des gemessenen Stroms i gemäß
Fig. 2 entspricht. Versucht man dagegen, Komparatoren mit
geringerer Offsetspannungsstreuung herzustellen, dann
ergibt sich ein neues Problem insofern, als das Verfahren
zur Herstellung solcher Komparatoren nicht dem Herstel
lungsverfahren des Leistungs-IC entspricht und daß die Her
stellung solcher Komparatoren in einem gesonderten Verfah
ren einen wirtschaftlichen Nachteil darstellt.
Der nachteilige Effekt einer Streuung der Offsetspannung
des Komparators 14 kann auch auf andere Weise reduziert
werden, wenn man nämlich den Widerstand des Meßwiderstands
12 deutlich erhöht, so daß die Spannung über dem Wider
stand, die von dem Nebenschlußstrom i herrührt, erheblich
ansteigt. Eine Erhöhung des Widerstands beeinflußt aber das
Teilungsverhältnis des Nebenschlußstroms i zum Hauptstrom I
und führt damit nicht zu einer Verbesserung der Meßgenauig
keit eines Überstroms.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Überstrom-Detek
torschaltung zu schaffen, die die nachteilige Auswirkung
der Offsetspannungsstreuung eines Komparators auf die Ge
nauigkeit der Überstrommessung vermeidet. Dabei soll die
Überstrom-Detektorschaltung mit einem Verfahren herstellbar
sein, das dem Herstellungsverfahren des Leistungs-IC ange
paßt ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Überstrom-
Detektorschaltung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un
teransprüchen gekennzeichnet.
Da bei der erfindungsgemäßen Lösung die Konstantstromein
richtung den Nebenschlußstrom, der proportional zu einem
Anstieg des Hauptstroms anzusteigen tendiert, konstant
hält, wird der Spannungsanstieg über der Konstantstromein
richtung größer als der über dem Meßwiderstand der herkömm
lichen Schaltung nach Fig. 3. Dies verringert den nachtei
ligen Einfluß einer Offsetspannungsstreuung auf die Ge
nauigkeit der Überstromermittlung um einen Betrag, der dem
Anstieg der Spannung über der Konstantstromeinrichtung ent
spricht, da die Änderung der Offsetspannung im Beurtei
lungsabschnitt konstant gehalten wird. Folglich wird mit
der Erfindung eine Überstrom-Detektorschaltung geschaffen,
die einen geringeren Überstrom-Detektorfehler aufweist, als
die bekannte Schaltung. Da ferner Offsetspannungsstreuungen
gleicher Höhe wie bei der bekannten Schaltung erlaubt sind,
ist in dem Beurteilungsabschnitt kein teuerer Komparator
erforderlich, so daß eine billige, sehr genaue Überstrom-
Detektorschaltung geschaffen wird.
Wenn ein MOSFET des Verarmungstyps als Konstantstromein
richtung verwendet wird, kann die Auswirkung der Änderung
der Offsetspannung auf den Beurteilungsabschnitt von dem
herkömmlichen Wert von 7% auf 3% reduziert werden, da der
Nebenschlußstrom innerhalb eines Bereichs jenseits der Ab
schnürspannung des MOSFET leicht konstant gehalten werden
kann. Da ferner eine Überstrom-Detektorschaltung auf einem
einzigen Chip integriert mit einem Leistungs-MOSFET unter
Verwendung eines Leistungs-IC-Herstellungsverfahrens leicht
ausgebildet werden kann, ist die vorliegende Erfindung
wirtschaftlich vorteilhaft.
Wenn ein MOSFET des Anreicherungstyps als Konstantstromein
richtung verwendet wird und sein Gateanschluß mit einer
Gatevorspannungsschaltung verbunden wird, wird nicht nur
der nachteilige Effekt der Streuung oder Änderung der Off
setspannung im Beurteilungsabschnitt verringert, sondern
auch die Temperaturabhängigkeit der Überstrommessung, die
von Temperaturänderungen der Schaltungselemente herrührt,
kann korrigiert werden. Daher kann eine Halbleiterlei
stungsvorrichtung oder ein Leistungs-IC mit einer sehr
genauen Überstrom-Detektorschaltung realisiert werden.
Wenn sich der Beurteilungsabschnitt aus der Konstantspan
nungseinrichtung und dem Komparator zusammensetzt, kann, da
die Konstantstromeinrichtung Streuungen der Offsetspannung
kompensiert, ohne Beeinträchtigung der Überstrommessung ein
Komparator verwendet werden, der mit einem dem Herstel
lungsprozeß für den Leistungs-IC entsprechenden Herstel
lungsverfahren hergestellt werden kann.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend in
Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Schaltbild einer ersten Ausführungsform einer
Überstrom-Detektorschaltung gemäß der Erfindung,
Fig. 2 eine graphische Darstellung, die eine Spannungs-
Strom-Kennlinie eines Meßwiderstands der Überstrom-
Detektorschaltung von Fig. 3 darstellt,
Fig. 3 ein Schaltbild einer Anordnung einer herkömmlichen
Überstrom-Detektorschaltung,
Fig. 4 eine graphische Darstellung der Spannungs-Strom-
Kennlinie einer Konstantstromeinrichtung der Über
strom-Detektorschaltung von Fig. 1, und
Fig. 5 ein Schaltbild einer zweiten Ausführungsform einer
Überstrom-Detektorschaltung gemäß der Erfindung.
Fig. 1 ist ein Schaltbild, das eine erste Ausführungsform
einer Überstrom-Detektorschaltung gemäß der Erfindung
zeigt. In den Zeichnungen sind für Teile, die solchen der
herkömmlichen Detektorschaltung entsprechen, gleiche Be
zugszahlen verwendet, und solche Teile werden nicht noch
einmal erläutert.
In Fig. 1 enthält eine Überstrom-Detektorschaltung 21 eine
Konstantstromeinrichtung 22 und einen Beurteilungsabschnitt
23. Die Konstantstromeinrichtung 22 verwendet in dieser
Ausführungsform einen MOSFET des Verarmungstyps, dessen
Drainanschluß mit einem Stromspiegelanschluß 6 eines Lei
stungs-MOSFET 1 verbunden ist und dessen Sourceanschluß und
Gateanschluß gemeinsam an einen Sourceanschluß 4 als einen
zweiten Hauptanschluß des Leistungs-MOSFET 1 angeschlossen
sind. Der Beurteilungsabschnitt 23 enthält einen Komparator
14 und eine Konstantspannungseinrichtung 13. Der nicht-in
vertierende und der invertierende Eingangsanschluß des Kom
parators 14 sind mit dem Stromspiegelanschluß 6 bzw. dem
positiven Anschluß der Konstantspannungseinrichtung 14 ver
bunden. Der negative Anschluß der Konstantspannungseinrich
tung 13 ist mit dem Sourceanschluß 4 verbunden. Der Kompa
rator 13 vergleicht die Potentialdifferenz E über der Kon
stantstromeinrichtung 22 mit einer vorbestimmten Bezugs
spannung Es, die anfänglich in der Konstantspannungsein
richtung 13 eingestellt wurde, und überträgt ein Überstrom-
Detektorsignal Vo, das der Differenz zwischen den beiden
Spannungen entspricht, an eine Steuerschaltung 10, wenn ein
Überstrom festgestellt wird, so daß die Steuerschaltung 10
eine an einen Gateanschluß 5 über eine Treiberschaltung 9
angelegte Treiberspannung zur Regulierung des Überstroms
steuert.
Fig. 4 zeigt eine Spannungs-Strom-Kennlinie, die die Ar
beitsweise der Konstantstromeinrichtung 22 in der Über
strom-Detektorschaltung 21 verdeutlicht. Die Konstantstrom
einrichtung 22 enthält den MOSFET des Verarmungstyps, des
sen Funktion es ist, den Nebenschlußstrom i als einen
Drainstrom im Bereich jenseits der Abschnürspannung Po auf
einem konstanten Wert zu halten.
Ein Arbeitspunkt P2, der so bestimmt wird, daß die Poten
tialdifferenz E über der Konstantstromeinrichtung 22 0,1 V
wird, wenn der Nebenschlußstrom i = 200 µA beträgt, stellt
einen Arbeitszustand ein, der dem des Meßwiderstands 12 der
in Fig. 3 gezeigten bekannten Detektorschaltung entspricht.
In diesem Fall wird die Konstantstromeinrichtung 22 so be
trachtet, als entspräche ihr ein Ersatzwiderstand von 500
Ω. Der Komparator 14 vergleicht also die Potentialdifferenz
E über der Konstantstromeinrichtung 22 mit der Bezugsspan
nung Es und überträgt die Überstrom-Detektorspannung Vo an
die Steuerschaltung 10, wenn ein Überstrom auftritt, wo
durch der Hauptstrom gesteuert wird.
Wenn der durch den Leistungs-MOSFET fließende Hauptstrom I
ansteigt, tendiert der Nebenschlußstrom i dazu, ebenfalls
anzusteigen. In diesem Fall nimmt aber der Ersatz- oder In
nenwiderstand der Konstantstromeinrichtung 22 zu, was den
Anstieg des Nebenschlußstroms unterdrückt und ihn konstant
hält. Demzufolge steigt die Potentialdifferenz E über der
Konstantstromeinrichtung 22 als Folge eines Überstroms
scharf an. Im Gegensatz dazu ändert sich die Streuung der
Offsetspannung im Komparator 14 nicht. Deshalb steigt die
Potentialdifferenz zwischen der gemessenen Spannung E und
der Bezugsspannung Es scharf an, und die Überstrom-Detek
torspannung Vo, die dieser Differenz entspricht, wird zur
Steuerung des Überstroms an die Steuerschaltung 10 übertra
gen. Bei dieser Ausführungsform ist der Grad des Anstiegs
der Potentialdifferenz E über der Konstantstromeinrichtung
22 größer als der Grad des Anstiegs des Nebenschlußstroms
i. Daher kann der nachteilige Einfluß der Offsetspan
nungsstreuung des Komparators 14 auf die Genauigkeit der
Überstromerfassung reduziert werden.
Als nächstes sollen die Ergebnisse eines Experiments erläu
tert werden, das unter Verwendung eines Prototyps einer
Überstrom-Detektorschaltung mit dem oben erwähnten Aufbau
durchgeführt wurde. Überstrom-Detektortests wurden für 200
Leistungs-IC-Chips ausgeführt, von denen jedes integriert
den Leistungs-MOSFET 1, die Steuerschaltung 10 und die
Treiberschaltung 9 zusammen mit der Überstrom-Detektor
schaltung 21 enthielt. Das Verhältnis der Standardabwei
chung zum Mittelwert der gemessenen Überströme wurde ermit
telt und mit dem verglichen, das für die in Fig. 3 gezeigte
bekannte Schaltung erhalten wurde. Dies Verhältnis betrug
für den Leistungs-IC der vorliegenden Ausführungsform der
Erfindung etwa 3%, während dasjenige bei der bekannten
Schaltung etwa 7% betrug. Das Experiment bewies damit, daß
der Einfluß der Streuung der Offsetspannung auf die Genau
igkeit der Überstromerfassung auf weniger als die Hälfte,
nämlich von 7% auf 3% reduziert wurde, obwohl in dem Beur
teilungsabschnitt 23 ein Komparator 14 benutzt wurde, der
mit dem gleichen Herstellungsverfahren wie der Leistungs-IC
hergestellt wurde. Darüber hinaus bewies die Prototypschal
tung, daß die Überstrom-Detektorschaltung unter Verwendung
des Herstellungsverfahrens für den Leistungs-IC in ähn
licher Weise wie der herkömmliche Meßwiderstand 12 inte
griert werden konnte, was einen positiven wirtschaftlichen
Gewinn darstellt.
Fig. 5 ist ein Schaltbild einer zweiten Ausführungsform der
Erfindung. Es unterscheidet sich von der ersten Ausfüh
rungsform in folgendem. Eine Konstantstromeinrichtung 32
besteht aus einem MOSFET des Anreicherungstyps, dessen
Drainanschluß mit einem Stromspiegelanschluß 6 verbunden
ist und dessen Sourceanschluß mit einem Sourceanschluß 4
eines Leistungs-MOSFET 1 verbunden ist. Sein Gateanschluß
ist mit dem Gateanschluß eines MOSFET 42 des Anreicherungs
typs verbunden, der eine Gatevorspannungsschaltung 41 bil
det. Diese Gatevorspannungsschaltung 41 enthält zusätzlich
zu dem MOSFET 42 eine Konstantspannungsquelle 43, eine Z-
Diode 46 sowie Widerstände 44 und 45, wie es in der Figur
dargestellt ist. Die Gatevorspannungsschaltung 41 erfaßt
die Änderung des Nebenschlußstroms i, der durch Drain und
Source des MOSFET 42 des Anreicherungstyps fließt, als eine
Änderung der Gatevorspannung des MOSFET 42 des Anreiche
rungstyps, und hält den Nebenschlußstrom i durch Korrektur
seiner Abweichung auf einem konstanten Wert. Die Tempera
turabhängigkeit des Nebenschlußstroms i, die von Tempera
turänderungen der Schaltungskomponenten herrührt, kann da
durch korrigiert werden, daß diese Bestandteile auf einem
einzigen Chip einschließlich der Gatevorspannungsschaltung
41 integriert werden.
Es sei darauf hingewiesen, daß es sich bei den oben be
schriebenen Schaltungen lediglich um Ausführungsbeispiele
der Erfindung handelt, an denen mannigfache Abänderungen
möglich sind. Obwohl die oben beschriebenen Ausführungsbei
spiele beispielsweise in Anwendung auf eine sogenannte nie
derseitige Schaltung des Schaltertyps beschrieben wurden,
bei der die Halbleiterleistungsvorrichtung mit dem Anschluß
niedrigeren Potential (Masseseite) und die Last 7 mit dem
Anschluß höheren Potentials (masseferne Seite) der Strom
quelle 8 verbunden sind, ist die Erfindung nicht auf diese
Anwendung beschränkt. Sie kann auch auf eine Schaltung des
hochseitigen Schaltertyps oder eine Brückenschaltung ange
wendet werden, und zwar im wesentlichen in gleicher Weise,
wie die obigen Ausführungsformen auf eine niederseitige
Schalt-Schaltung angewendet werden. Obwohl ferner die Aus
führungsbeispiele unter Bezug auf einen n-Kanal-Leistungs-
MOSFET beschrieben wurden, kann die Überstrom-Detektor
schaltung gemäß der Erfindung auch für p-Kanal-Halbleiter
leistungsvorrichtungen und anderen Halbleiterleistungsvor
richtungen wie IGBTs und bipolare Sperrschichtleistungs
transistoren angewendet werden.
Claims (5)
1. Überstrom-Detektorschaltung zur Erfassung eines
Überstromwerts eines Hauptstroms einer Halbleiterleistungs
vorrichtung (1), die einen ersten und einen zweiten Haupt
anschluß (3, 4) aufweist, durch die der Hauptstrom fließt,
einen Steueranschluß (5) zur Steuerung des Hauptstroms und
einen Stromspiegelanschluß (6), aus dem ein Nebenschluß
strom, der von dem Hauptstrom in einem festgelegten Ver
hältnis abgezweigt wurde, fließt, wobei der Überstromwert
durch einen Anstieg der Potentialdifferenz über dem Strom
spiegelanschluß (6) und dem zweiten Hauptanschluß (4) er
faßt wird,
gekennzeichnet durch
eine Konstantstromeinrichtung (22), die zwischen den
Stromspiegelanschluß (6) und den Hauptanschluß (4) geschal
tet ist, um den Nebenschlußstrom konstant zu halten, und
einen Beurteilungsabschnitt (23), der den Überstrom
wert durch Vergleich einer Potentialdifferenz über der Kon
stantstromeinrichtung (22) mit einer vorbestimmten Bezugs
spannung (Es) ermittelt und ein Überstromdetektorsignal
ausgibt, wenn ein Überstromzustand auftritt.
2. Überstrom-Detektorschaltung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß die Konstant
stromeinrichtung einen MOSFET (22) des Verarmungstyps ent
hält, dessen Gate- und Sourceanschlüsse gemeinsam mit dem
zweiten Hauptanschluß (4) verbunden sind und dessen Drain
anschluß mit dem Stromspiegelanschluß (6) verbunden ist.
3. Überstrom-Detektorschaltung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß die Konstant
stromeinrichtung einen ersten MOSFET (32) des Anreiche
rungstyps aufweist, dessen Sourceanschluß mit dem zweiten
Hauptanschluß (4) verbunden ist, dessen Drainanschluß mit
dem Stromspiegelanschluß (6) verbunden ist und dessen Gate
anschluß mit einer Gatevorspannungsschaltung (41) verbunden
ist, die an den Gateanschluß eine Vorspannung liefert.
4. Überstrom-Detektorschaltung nach Anspruch 3, da
durch gekennzeichnet, daß die Gatevorspan
nungsschaltung einen zweiten MOSFET (42) des Anreicherungs
typs enthält, dessen Sourceanschluß mit der Source des er
sten Anreicherungs-MOSFET (32) verbunden ist, dessen Gate
mit dem Gate des ersten Anreicherungs-MOSFET (32) verbunden
ist, einen Widerstand, dessen eines Ende mit einem Drain
anschluß des zweiten Anreicherungs-MOSFET in einer solchen
Weise verbunden ist, daß der zweite Anreicherungs-MOSFET
und der Widerstand eine Reihenschaltung bilden, und eine
Konstantspannungsquelle (43), die parallel zu dieser Rei
henschaltung geschaltet ist.
5. Überstrom-Detektorschaltung nach einem der vorher
gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Beurteilungsabschnitt (23) einen Komparator (14)
enthält, dessen erster Eingangsanschluß mit dem Stromspie
gelanschluß (6) verbunden ist, und eine Konstantspannungs
einrichtung (13), die zwischen einen zweiten Eingangsan
schluß des Komparators (14) und den zweiten Hauptanschluß
(4) geschaltet ist, um die vorbestimmte Bezugsspannung (Es)
an den Komparator (14) zu liefern, wobei der Komparator be
urteilt, daß der Hauptstrom einen Überstromwert aufweist,
wenn die Potentialdifferenz über der Konstantstromeinrich
tung die vorbestimmte Bezugsspannung übersteigt, und das
Überstrom-Detektorsignal abgibt.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4849991 | 1991-03-14 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4207568A1 true DE4207568A1 (de) | 1992-09-17 |
DE4207568C2 DE4207568C2 (de) | 1997-04-10 |
Family
ID=12805076
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4207568A Expired - Fee Related DE4207568C2 (de) | 1991-03-14 | 1992-03-10 | Überstrom-Detektorschaltung für eine Leistungshalbleiteranordnung |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5159516A (de) |
DE (1) | DE4207568C2 (de) |
GB (1) | GB2253709B (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4209167A1 (de) * | 1992-03-20 | 1993-09-23 | Siemens Ag | Schalt- und ueberwachungseinheit fuer elektrische antriebe |
DE4315738A1 (de) * | 1992-05-12 | 1993-11-18 | Fuji Electric Co Ltd | Strombegrenzungsschaltung und Konstantspannungsquelle für diese |
US6201479B1 (en) | 1996-10-24 | 2001-03-13 | Continental Teves Ag & Co., Ohg | Switching arrangement for monitoring leakage current |
Families Citing this family (42)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5543632A (en) * | 1991-10-24 | 1996-08-06 | International Business Machines Corporation | Temperature monitoring pilot transistor |
US5245261A (en) * | 1991-10-24 | 1993-09-14 | International Business Machines Corporation | Temperature compensated overcurrent and undercurrent detector |
JP3318365B2 (ja) * | 1992-10-20 | 2002-08-26 | 富士通株式会社 | 定電圧回路 |
JPH07159496A (ja) * | 1993-10-12 | 1995-06-23 | At & T Global Inf Solutions Internatl Inc | 集積回路の検査のための装置及びその方法 |
US5488533A (en) * | 1994-02-07 | 1996-01-30 | International Business Machines Corporation | Methods and apparatus for isolating a power network from a load during an overcurrent condition |
US5880624A (en) * | 1994-07-08 | 1999-03-09 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Constant potential generating circuit and semiconductor device using same |
GB9423076D0 (en) * | 1994-10-12 | 1995-01-04 | Philips Electronics Uk Ltd | A protected switch |
US5670829A (en) * | 1995-03-20 | 1997-09-23 | Motorola, Inc. | Precision current limit circuit |
US5773991A (en) * | 1995-05-02 | 1998-06-30 | Texas Instruments Incorporated | Motor current sense circuit using H bridge circuits |
JP3228093B2 (ja) * | 1995-06-28 | 2001-11-12 | 富士電機株式会社 | 高耐圧ic |
KR0163918B1 (ko) * | 1995-07-03 | 1999-04-15 | 김광호 | 시간보상 기능을 갖는 직류 전동기 과전류 검출장치 |
JP3171129B2 (ja) * | 1996-11-01 | 2001-05-28 | 株式会社デンソー | 定電流制御機能を有する乗員保護装置の駆動回路および定電流制御回路 |
JP3424489B2 (ja) * | 1997-03-24 | 2003-07-07 | 日産自動車株式会社 | 半導体過電流検知回路とその検査方法 |
US6556025B1 (en) * | 1997-12-05 | 2003-04-29 | University Of Waterloo | DC/low frequency sub-atto signal level measurement circuit |
JP2001216033A (ja) * | 2000-02-02 | 2001-08-10 | Yazaki Corp | 電源供給制御装置および電源供給制御方法 |
US6166530A (en) * | 2000-02-11 | 2000-12-26 | Advanced Analogic Technologies, Inc. | Current-Limited switch with fast transient response |
US6489779B1 (en) | 2000-06-06 | 2002-12-03 | Mitsubishi Electric And Electronics, U.S.A., Inc | System and method for terminal short detection |
US6529355B1 (en) * | 2000-06-27 | 2003-03-04 | National Instruments Corporation | Input protection circuit implementing a voltage limiter |
US6727745B2 (en) * | 2000-08-23 | 2004-04-27 | Intersil Americas Inc. | Integrated circuit with current sense circuit and associated methods |
US6768623B1 (en) * | 2000-11-17 | 2004-07-27 | Texas Instruments Incorporated | IC excess current detection scheme |
US20050073786A1 (en) * | 2001-11-08 | 2005-04-07 | Turnbull Robert R. | Mirror element drive circuit with fault protection |
US7265516B2 (en) * | 2001-12-13 | 2007-09-04 | Lacroix Michael Charles | Linear electric motor controller and system for providing linear control |
US20040105664A1 (en) * | 2002-12-03 | 2004-06-03 | Mladen Ivankovic | Linear electric motor controller and system for providing linear speed control |
US6587338B2 (en) * | 2001-12-13 | 2003-07-01 | Carter Group, Inc. | Electronic controller modules and methods for making and using same |
GB2384632B (en) * | 2002-01-25 | 2005-11-16 | Zetex Plc | Current limiting protection circuit |
US7369385B2 (en) * | 2002-07-09 | 2008-05-06 | Analog Devices, Inc. | Overload limiting circuit |
JP4368223B2 (ja) * | 2003-03-26 | 2009-11-18 | 三洋電機株式会社 | バイアス電圧生成回路および増幅回路 |
US20050264253A1 (en) * | 2003-10-21 | 2005-12-01 | Mladen Ivankovic | Linear power module |
ITTO20030922A1 (it) * | 2003-11-20 | 2005-05-21 | Fiat Ricerche | Dispositivo di comando di elettroattuatori con protezione contro cortocircuiti verso massa o verso l'alimentazione dei terminali degli elettroattuatori. |
JP3889402B2 (ja) * | 2004-01-22 | 2007-03-07 | ローム株式会社 | 過電流検出回路及びそれを備えたレギュレータ |
EP1607754A1 (de) * | 2004-06-14 | 2005-12-21 | Dialog Semiconductor GmbH | Schaltungsanordnung zur Überwachung von durch eine Last fliessenden Strömen |
KR100648260B1 (ko) * | 2004-08-09 | 2006-11-23 | 삼성전자주식회사 | 자기 차폐 기능을 갖는 반도체 웨이퍼 및 그것의 테스트방법 |
US7960997B2 (en) * | 2007-08-08 | 2011-06-14 | Advanced Analogic Technologies, Inc. | Cascode current sensor for discrete power semiconductor devices |
JP5089536B2 (ja) * | 2008-09-10 | 2012-12-05 | 株式会社リコー | 電流制限回路及び電流制限回路の駆動方法 |
JP2010239832A (ja) | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Panasonic Corp | 電流制限回路 |
US8325453B2 (en) * | 2009-05-28 | 2012-12-04 | Qualcomm, Incorporated | Short-circuit protection for switched output stages |
JP5289580B2 (ja) * | 2009-10-20 | 2013-09-11 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置 |
JP5581907B2 (ja) | 2010-09-01 | 2014-09-03 | 株式会社リコー | 半導体集積回路及び半導体集積回路装置 |
TWI513142B (zh) * | 2013-04-26 | 2015-12-11 | 立錡科技股份有限公司 | 電源供應控制方法 |
CN104716108B (zh) * | 2015-04-15 | 2017-05-03 | 浙江巨磁智能技术有限公司 | 一种igbt模块内置电流传感芯片 |
GB2549934A (en) | 2016-04-28 | 2017-11-08 | Reinhausen Maschf Scheubeck | Junction temperature and current sensing |
US11150280B2 (en) * | 2019-02-25 | 2021-10-19 | Analog Devices, Inc. | Apparatus and method for current measurement |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3341398A1 (de) * | 1982-11-16 | 1984-05-24 | Tokyo Shibaura Denki K.K., Kawasaki | Ueberstromdetektor fuer einen wechselrichter |
DE3402954C1 (de) * | 1984-01-28 | 1985-10-17 | Aeg-Elotherm Gmbh, 5630 Remscheid | UEberstromerfassung bei einem gesteuerten Gleichrichter |
DE3821065A1 (de) * | 1987-06-22 | 1989-01-05 | Nissan Motor | Mos-feldeffekttransistor-einrichtung |
DE3510737C2 (de) * | 1984-06-18 | 1989-01-12 | Veb Messgeraetewerk "Erich Weinert" Magdeburg Betrieb Des Kombinates Veb Eaw Berlin-Treptow "Friedrich Ebert", Ddr 3011 Magdeburg, Dd | |
EP0353039A1 (de) * | 1988-07-27 | 1990-01-31 | General Electric Company | Kompensierte Strommessungsschaltung |
DE3842921C2 (de) * | 1988-12-21 | 1992-11-26 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart, De |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4703390A (en) * | 1986-05-27 | 1987-10-27 | Motorola, Inc. | Integrated circuit power timer |
JPH0229543U (de) * | 1988-08-15 | 1990-02-26 |
-
1992
- 1992-01-10 US US07/819,408 patent/US5159516A/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-01-14 GB GB9200706A patent/GB2253709B/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-03-10 DE DE4207568A patent/DE4207568C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3341398A1 (de) * | 1982-11-16 | 1984-05-24 | Tokyo Shibaura Denki K.K., Kawasaki | Ueberstromdetektor fuer einen wechselrichter |
DE3402954C1 (de) * | 1984-01-28 | 1985-10-17 | Aeg-Elotherm Gmbh, 5630 Remscheid | UEberstromerfassung bei einem gesteuerten Gleichrichter |
DE3510737C2 (de) * | 1984-06-18 | 1989-01-12 | Veb Messgeraetewerk "Erich Weinert" Magdeburg Betrieb Des Kombinates Veb Eaw Berlin-Treptow "Friedrich Ebert", Ddr 3011 Magdeburg, Dd | |
DE3821065A1 (de) * | 1987-06-22 | 1989-01-05 | Nissan Motor | Mos-feldeffekttransistor-einrichtung |
EP0353039A1 (de) * | 1988-07-27 | 1990-01-31 | General Electric Company | Kompensierte Strommessungsschaltung |
DE3842921C2 (de) * | 1988-12-21 | 1992-11-26 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart, De |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
SCHULTZ,Warren: Funktion und Anwendung von SENSEFETs. In: der elektroniker, Nr.12/1988, S.36-45 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4209167A1 (de) * | 1992-03-20 | 1993-09-23 | Siemens Ag | Schalt- und ueberwachungseinheit fuer elektrische antriebe |
DE4315738A1 (de) * | 1992-05-12 | 1993-11-18 | Fuji Electric Co Ltd | Strombegrenzungsschaltung und Konstantspannungsquelle für diese |
US6201479B1 (en) | 1996-10-24 | 2001-03-13 | Continental Teves Ag & Co., Ohg | Switching arrangement for monitoring leakage current |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5159516A (en) | 1992-10-27 |
GB2253709A (en) | 1992-09-16 |
GB9200706D0 (en) | 1992-03-11 |
GB2253709B (en) | 1995-06-07 |
DE4207568C2 (de) | 1997-04-10 |
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