DE10038149A1

DE10038149A1 - Ansteuerschaltung zur Ansteuerung eines Schalters mit unterschiedlichen Schaltflanken

Info

Publication number: DE10038149A1
Application number: DE2000138149
Authority: DE
Inventors: Rainald Sander
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2000-08-04
Filing date: 2000-08-04
Publication date: 2002-02-14

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines spannungsgesteuerten Schalters, der Lastanschlüsse (D, S) zum Anschließen an eine Last (Z) und einen Steueranschluss aufweist (G), wobei die Schaltungsanordnung folgende Merkmale aufweist: DOLLAR A - eine Ansteuerschaltung (AS), die wenigstens eine erste und eine zweite Stromquelle (I1, I2) zur Bereitstellung eines Ansteuersignals an einer Ausgangsklemme (AK) aufweist, wobei die Stromquellen (I1, I2) unabhängig voneinander nach Maßgabe eines an einer Eingangsklemme (EK) der Ansteuerschaltung (AS) anliegenden Eingangssignals (ES) ansteuerbar sind; DOLLAR A - eine an die Eingangsklemme (EK) der Ansteuerschaltung (AS) angeschlossene Signalgeneratoranordnung (SG) zur Bereitstellung des Eingangssignals (ES) abhängig von einem Ansteuersignal (Uin).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ansteuerschaltung zur Ansteuerung eines spannungsgesteuerten Schalters, der Lastan schlüsse zum Anschließen an eine Last und einen Steueran schluss aufweist.

Ein derartiger spannungsgesteuerter Schalter ist beispiels weise ein MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field-Effect- Transistor), insbesondere ein Leistungs-MOSFET, der in der Lage ist, Spannungen bis zu einigen 100 Volt bzw. Ströme bis zu einigen Ampere zu schalten. Zum Ansteuern einer Last wer den derartige Schalter in Reihe zu der Last an eine Versor gungsspannung angeschlossen, wobei die Versorgungsspannung abhängig vom Schaltzustand des Schalters nahezu vollständig an der Last oder nahezu vollständig über dem Schalter an liegt. Bei jedem Schaltvorgang, das heißt bei jedem Übergang des Schalters von einem leitenden Zustand in einen sperrenden Zustand, und umgekehrt, werden über die Zuleitungen des Schalters - sofern sie nicht durch spezielle Maßnahmen abge schirmt sind - elektromagnetische Wellen abgestrahlt. Die Fre quenz der abgestrahlten Störstrahlung ist dabei um so größer, je schneller der Schalter seinen Schaltungszustand wechselt, das heißt je steiler die Flanken eines über dem Schalter oder der Last anliegenden Spannungssignals sind. Die Abstrahlung hochfrequenter elektromagnetischer Störstrahlung durch elekt ronische Schaltungen gilt es zu vermeiden, da diese elektro magnetische Strahlung die Funktionsweise anderer elektroni scher Komponenten in derselben Schaltung oder in anderen Schaltungen stören kann.

Es ist daher bekannt, bei der Ansteuerung von MOSFET die am Gate-Anschluss anliegende Ansteuerspannung, von der der Schaltungszustand des MOSFET abhängig ist, nicht abrupt zwi schen einem ersten Spannungspegel, bei welchem der MOSFET sperrt, und einem zweiten Spannungspegel, bei welchem der MOSFET leitet, wechseln zu lassen, sondern diese Eingangs spannung innerhalb eines definierten Zeitintervalls kontinu ierlich von einem Spannungspegel in den jeweils anderen Span nungspegel zu überführen. Die maximale Frequenz der bei einem derartigen Schaltvorgang abgestrahlten elektromagnetischen Störstrahlung ist dabei in etwa umgekehrt proportional zur Dauer dieses Zeitintervalls, innerhalb dessen die Spannungs pegel wechseln.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltungsanord nung zur Ansteuerung eines spannungsgesteuerten Schalters zur Verfügung zu stellen, bei welcher die Steilheit der Schalt flanken wenigstens zwei unterschiedliche Werte annehmen kann, wobei die Ansteuerschaltung auf einfache Weise mittels her kömmlicher Bauelemente realisiert werden soll.

Diese Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung zur Ansteu erung eines spannungsgesteuerten Schalters gemäß den Merkma len des Patentanspruchs 1 gelöst.

Danach weist die Schaltungsanordnung eine Ansteuerschaltung mit wenigstens einer ersten und zweiten Stromquelle zur Be reitstellung eines Ansteuersignals an einer Ausgangsklemme auf. Die Stromquellen sind dabei unabhängig voneinander nach Maßgabe eines an einer Eingangsklemme der Ansteuerschaltung anliegenden Eingangssignals ansteuerbar. Zudem ist an die Eingangsklemme der Ansteuerschaltung eine Signalgeneratoran ordnung angeschlossen, die das Eingangssignal, nach dessen Maßgabe die Ansteuerung der Stromquellen erfolgt, abhängig von einem Ansteuersignal erzeugt.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung kann keine der beiden Stromquellen, es kann eine der beiden Stromquellen oder es können beide Stromquellen einen Strom an die Ausgangs klemme der Ansteuerschaltung zur Ansteuerung des Schalters liefern. Bei einem MOSFET als spannungsgesteuertem Schalter wird durch diesen Ausgangsstrom die sogenannte Gate-Source- Kapazität, die unvermeidlich vorhanden ist, aufgeladen, wobei die über dieser Kapazität anliegende Spannung den Schaltungs zustand des MOSFET bestimmt.

Das Eingangssignal der Ansteuerschaltung ist derart variier bar, dass nur eine der beiden Stromquellen einen Strom an die Ausgangsklemme der Ansteuerschaltung liefert, wenn ein ver gleichsweise langsamer Anstieg der Ansteuerspannung des MOS- FET gewünscht ist, und dass beide Stromquellen einen Strom an die Ausgangsklemme der Ansteuerschaltung liefern, wenn ein schnellerer Anstieg der Ansteuerspannung des MOSFET gewünscht ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ansteuerschaltung zur Ansteuerung jeder der Strom quellen jeweils einen Komparator aufweist, wobei den Eingän gen der Komparatoren das Eingangssignal zugeführt ist. Die Schaltschwellen, das heißt die Komparator-Eingangsspannungen, bei denen ein am Ausgang der Komparatoren zur Verfügung ste hender Spannungspegel von einem unteren Pegel auf einen obe ren Pegel wechselt, und umgekehrt, sind vorzugsweise unter schiedlich. Ferner ist das Eingangssignal vorzugsweise ein über der Zeit ansteigendes Signal. Jeder der wenigstens zwei Komparatoren steuert die ihm zugeordnete Stromquelle an, wenn das Eingangssignal die Schaltschwelle des jeweiligen Kompara tors erreicht. Aufgrund der unterschiedlichen Schaltschwellen der beiden Komparatoren werden die beiden Stromquellen zeit lich verzögert eingeschaltet.

Das Eingangssignal der Ansteuerschaltung wird derart einge stellt, dass es nur langsam über der Zeit ansteigt, wenn die Ansteuerspannung des spannungsgesteuerten Schalters nur lang sam ansteigen soll und daher nur eine der beiden Stromquellen einen Strom an die Ausgangsklemme der Ansteuerschaltung lie fern soll. Der langsame Anstieg des Eingangssignals bewirkt aufgrund der unterschiedlichen Komparator-Schaltschwellen ei nen vergleichsweise großen zeitlichen Abstand zwischen dem Einschalten der ersten Stromquelle und dem Einschalten der zweiten Stromquelle. Dieser zeitliche Abstand ist vorzugswei se derart gewählt, dass die Eingangsspannung des spannungsge steuerten Schalters durch den Strom von einer der beiden Stromquellen bereits ihren maximalen Pegel erreicht hat, wenn die andere Stromquelle zugeschaltet wird. Die zuletzt zuge schaltete Stromquelle trägt dann nicht mehr zum Anstieg der Eingangsspannung bei.

Soll die Ansteuerspannung des spannungsgesteuerten Schalters innerhalb kürzerer Zeit ansteigen, dann wird das Eingangssig nal derart gewählt, dass es schnell über der Zeit ansteigt, so dass über die beiden Komparatoren die beiden Stromquellen innerhalb eines sehr kurzen Zeitintervalls eingeschaltet wer den, so dass der Strom aus beiden Stromquellen zum Anstieg der Eingangsspannung des spannungsgesteuerten Schalters bei trägt.

Zur Erzeugung des Eingangssignals der Ansteuerschaltung aus einem sprungförmigen Ansteuersignal am Eingang der Signalge neratoranordnung weist die Signalgeneratoranordnung vorzugs weise ein Tiefpassfilter, beispielsweise ein einfaches RC- Glied, auf. Der Widerstandswert des Widerstandes des RC- Gliedes und/oder die Kapazität des Kondensators des RC- Gliedes sind vorzugsweise veränderlich, um die Steigung des am Ausgang des Signalgenerator anliegenden und der Ansteuer schaltung zugeführten Eingangssignals einstellen zu können.

Als Signalgeneratoranordnung kann ein beliebiger Signalgene rator verwendet werden, der nach Maßgabe eines sprungförmi gen, oder auch eines impulsförmigen, Ansteuersignals ein über der Zeit kontinuierlich ansteigendes Eingangssignal gene riert.

Vorzugsweise sind in der Ansteuerschaltung wenigstens zwei Stromquellen für das Einschalten des spannungsgesteuerten Schalters, das heißt zum Aufladen des an dessen Eingang ange schlossenen Kondensators, und wenigstens zwei Stromquellen zum Abschalten des spannungsgesteuerten Schalters, das heißt zum Entladen des an dessen Eingang angeschlossenen Kondensa tors, vorgesehen. Jeder der Stromquellen ist dabei vorzugs weise ein Komparator zur Ansteuerung zugeordnet, wobei an die Komparatoren eine Schalteranordnung angeschlossen ist, die bewirkt, dass die Stromquellen zum Ausschalten des spannungs gesteuerten Schalters nicht aktiv sind, wenn die Stromquellen zum Einschalten des spannungsgesteuerten Schalters aktiv sind, und umgekehrt. Zur Ansteuerung der Stromquellen ist vorzugsweise ein Schalter in Reihe zu jeder der Stromquellen geschaltet, wobei diese Schalter über die Komparatoren ein- bzw. ausgeschaltet werden, um die Stromquellen zu aktivieren bzw. zu deaktivieren.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbei spielen anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Schaltbild einer erfindungsgemäßen Ansteuerschal tung gemäß einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2 zeitliche Verläufe ausgewählter Signale in der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 bei einem mit ei ner ersten Steigung ansteigenden Eingangssignal;

Fig. 3 zeitliche Verläufe ausgewählter Signale in der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 bei einem mit ei ner zweiten Steigung ansteigenden Eingangssignal;

Fig. 4 erfindungsgemäße Ansteuerschaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 zeitliche Verläufe ausgewählter Signale während ei nes Einschaltvorgangs und eines Ausschaltvorgangs der in Fig. 4 dargestellten Schaltungsanordnung.

In den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile mit gleicher Bedeu tung.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfin dungsgemäßen Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines span nungsgesteuerten Schalters. Als spannungsgesteuerter Schalter ist in Fig. 1 ein n-leitender MOSFET T1 dargestellt, dessen Laststrecke (Drain-Source-Strecke) in Reihe zu einer Last Z zwischen einem Versorgungspotential Vbb und einem Bezugspo tential GND verschaltet ist. Als Steueranschluss des MOSFET T1 dient dessen Gate-Anschluss G, wobei eine zwischen dem Gate-Anschluss G und dem Source-Anschluss S, bzw. Bezugspo tential GND, anliegende Ansteuerspannung Ug den Schaltungszu stand des MOSFET T1 bestimmt. Der n-leitende MOSFET T1 sperrt, wenn die Ansteuerspannung Ug Null ist, wenn also das Gate-Potential dem Bezugspotential GND entspricht. Die über der Laststrecke D-S des MOSFET T1 anliegende Ausgangsspannung Ua beträgt dann in etwa dem Wert der Versorgungsspannung, die der Differenz des Versorgungspotentials Vbb und des Bezugspo tentials GND entspricht.

Der MOSFET T1 leitet vollständig, erreicht also seinen mini malen Einschaltwiderstand, wenn die Ansteuerspannung Ug einen oberen Wert erreicht, wobei der Einschaltwiderstand bei Stei gerung der Eingangsspannung Ug über den oberen Wert hinaus nicht mehr verringert werden kann. Die Ausgangsspannung Ua reduziert sich dann auf einen Wert, der von dem Einschaltwi derstand des MOSFET T1 und dem in die Last Z fließenden Strom abhängt. Der größte Teil der Versorgungsspannung liegt dann an der Last Z an. Die Zeitdauer, die für einen Wechsel der Ansteuerspannung Ug von Null bis auf den oberen Wert des Ga te-Potentials vergeht, bestimmt die Steilheit der Flanke der Ausgangsspannung Ua beim Einschalten des MOSFET T1. Diese Schaltflanke ist um so steiler, je schneller der an den Gate- Anschluss des MOSFET T1 angeschlossene Kondensator C_GS auf den Wert des oberen Ansteuerpotentials aufgeladen wird. Der Kondensator C_GS ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 die unvermeidlich bei einem MOSFET vorhandene Gate-Source- Kapazität. Zur Einstellung des Schaltverhaltens können jedoch weitere Kondensatoren zwischen dem Gate-Anschluss G und der Klemme für Bezugspotential GND angeschlossen werden.

Die Schaltungsanordnung zur Ansteuerung des MOSFET T1 weist eine Signalgeneratoranordnung SG und eine Ansteuerschaltung AS auf, wobei eine Ausgangsklemme AK der Ansteuerschaltung AS an den Gate-Anschluss G des MOSFET T1 angeschlossen ist. Die Ansteuerschaltung AS weist eine erste Stromquelle I1, die in Reihe zu einem ersten Schalter S1 zwischen dem Versorgungspo tential Vbb und der Ausgangsklemme AK verschaltet ist, und eine zweite Stromquelle I2, die in Reihe zu einem zweiten Schalter S2 zwischen dem Versorgungspotential Vbb und der Ausgangsklemme AK verschaltet ist, auf. Zur Begrenzung der Ansteuerspannung Ug des MOSFET T1 ist eine Zenerdiode D1 in Sperrrichtung zwischen der Ausgangsklemme AK, bzw. dem Gate- Anschluss G, und der Klemme für Bezugspotential GND verschal tet.

Zur Ansteuerung der Schalter S1, S2 ist in der Ansteuerschal tung AS jeweils ein Komparator KO1, KO2 vorgesehen, wobei die Schalter S1, S2 jeweils nach Maßgabe eines an einem Ausgang der Komparatoren KO1, KO2 anliegenden Signals KS1, KS2 an steuerbar sind. Die Schalter S1, S2 sind vorzugsweise als Transistoren, insbesondere als Feldeffekttransistoren, ausge bildet. Eingangsanschlüsse der Komparatoren KO1, KO2 sind an eine Eingangsklemme EK der Ansteuerschaltung AS angeschlos sen, an welcher ein von der Signalgeneratoranordnung SG be reitgestelltes Eingangssignal Usg anliegt. Die Ansteuerung der Schalter S1, S2 erfolgt über die Komparatoren KO1, KO2 nach Maßgabe des Eingangssignals Usg, wobei die beiden Kompa ratoren KO1, KO2 unterschiedliche Schaltschwellen aufweisen, das heißt bei unterschiedlichen Amplitudenwerten des Ein gangssignals des Usg die Schalter S1, S2 und damit die Strom quellen I1, I2 ansteuern.

Die Signalgeneratoranordnung SG weist in dem Ausführungsbei spiel gemäß Fig. 1 ein RC-Glied aus einem Widerstand R1 und einem Kondensator C1 auf, wobei das Eingangssignal Usg der Ansteuerschaltung AS über dem Kondensator C1 abgreifbar ist. Die Signalgeneratoranordnung SG erzeugt das Eingangssignal Usg aus einem Ansteuersignal Uin, welches vorzugsweise ein rechteckförmiges Signal ist, wobei der Widerstand R1 und/oder der Kondensator C1 vorzugsweise veränderlich sind, um die Steigung des Eingangssignals Usg variieren zu können.

Fig. 2 zeigt den zeitlichen Verlauf einiger der in der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 auftretenden Signale.

Das Eingangssignal Uin ist ein rechteckförmiges Signal, wel ches zum Zeitpunkt t0 von einem unteren Pegel auf einen obe ren Pegel ansteigt. Das als Tiefpassfilter wirkende RC-Glied der Signalgeneratoranordnung SG erzeugt aus dem rechteckför migen Ansteuersignal Uin ein Eingangssignal Usg, welches ab dem Zeitpunkt t0 kontinuierlich ansteigt, bis es zu einem Zeitpunkt t12 seinen maximalen Wert erreicht. Zu einem Zeit punkt t1 erreicht das Eingangssignal Usg die Schaltschwelle K1 des ersten Komparators KO1, wodurch der erste Komparator KO1 zu diesem Zeitpunkt den ersten Schalter S1 schließt und wodurch der Strom der ersten Stromquelle I1 an die Ausgangs klemme AK der Ansteuerschaltung AS zum Aufladen des Kondensa tors C_GS fließt. Die Ansteuerspannung Ug des MOSFET T1 steigt ab diesem Zeitpunkt t1 kontinuierlich an und der MOSFET T1 beginnt zu leiten, das heißt, die Ausgangsspannung Ua sinkt ab. Die Anstiegsgeschwindigkeit der Eingangsspannung Ug ist zum einem vom Wert des Stromes abhängig, der von der ersten Stromquelle I1 geliefert wird, und ist zum anderen von dem Kapazitätswert des Kondensators C_GS abhängig. Zu einem Zeit punkt t2 erreicht die Eingangsspannung Ug ihren Maximalwert, der durch die Durchbruchspannung der Zenerdiode D1 bestimmt ist. Die Durchbruchspannung der Zenerdiode D1 ist dabei der art eingestellt, dass sie größer oder gleich der Eingangs spannung ist, bei welcher der MOSFET T1 vollständig leitet, das heißt einen minimalen Einschaltwiderstand aufweist. Eine Schaltschwelle K2 des zweiten Komparators KO2 wird bei dem Signalverlauf des Eingangssignals Usg gemäß Fig. 2 erst zu einem Zeitpunkt t3 erreicht, welcher nach dem Zeitpunkt t2 liegt, zu welchem der MOSFET T1 bereits vollständig leitet. Die Stromquelle I2 trägt damit nicht zu dem Einschaltvorgang des MOSFET T1 bei. Die Dauer des Schaltvorgangs, die durch den zeitlichen Abstand zwischen dem Zeitpunkt t2, zu dem der MOSFET vollständig leitet, und dem Zeitpunkt t1, zu dem der MOSFET zu leiten beginnt, bestimmt ist, wird ausschließlich durch den von der ersten Stromquelle I1 gelieferten Strom be einflusst. Eine Schaltverzögerung, die dadurch auftritt, dass das Eingangssignal Usg erst auf den Wert der Schaltschwelle K1 des ersten Komparators KO1 ansteigen muss, bis der MOSFET T1 angesteuert durch den Strom der ersten Stromquelle I1 zu leiten beginnt, kann dadurch verkürzt werden, dass die Schaltschwelle K1 des ersten Komparators KO1 möglichst klein gewählt wird. Die Steigung des Eingangssignals Usg ist über den Widerstand R1 und/oder die Kapazität C1 einstellbar.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welcher das Ein gangssignal Usg ab einem Zeitpunkt t8, an dem das Ansteuer signal Uin von einem unteren Pegel auf einen oberen Pegel wechselt, im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 sehr schnell ansteigt. Die Schaltschwelle K1 des ersten Komparators KO1 wird zu einem Zeitpunkt t9 und die Schalt schwelle K2 des zweiten Komparators KO2 wird zu einem Zeit punkt t10 erreicht, wobei der zeitliche Abstand der Zeitpunk te t10 und t9 so kurz ist, dass die Eingangsspannung Ug in nerhalb dieses Zeitintervalls durch die erste Stromquelle I1 nicht auf ihren maximalen Wert aufgeladen werden kann. Ab dem Zeitpunkt t10 fließt sowohl ein Strom der ersten Stromquelle I1 als auch ein Strom der zweiten Stromquelle I2 an die Aus gangsklemme AK, um die Kapazität C_GS aufzuladen. Der Anstieg der Eingangsspannung Ug erfolgt dadurch schneller als bei dem Signalverlauf gemäß Fig. 2, bei welcher die Eingangsspannung Ug nur aufgrund des Stromes der ersten Stromquelle I1 an steigt.

Der Einschaltvorgang, dessen Dauer durch die Differenz der Zeitpunkte t11, bei welcher die Eingangsspannung Ug ihren ma ximalen Wert erreicht und des Zeitpunktes t9, bei welchem die Eingangsspannung Ug anzusteigen beginnt, definiert ist, ist durch die Aufladung der Kapazität C_GS aus beiden Stromquel len I1, I2 gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 verkürzt.

Über die Steigung des Eingangssignals Usg ist bei der erfin dungsgemäßen Schaltungsanordnung zur Ansteuerung des MOSFET T1 dadurch die Zeitdauer des Einschaltvorgangs des MOSFET T1 einstellbar.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfin dungsgemäßen Schaltungsanordnung, bei der eine dritte und ei ne vierte Stromquelle I3, I4 jeweils in Reihe zu einem drit ten und vierten Schalter S3, S4 zwischen die Ausgangsklemme AK der Ansteuerschaltung AS, bzw. den Gate-Anschluss G, und die Klemme für Bezugspotential GND verschaltet sind. Zur An steuerung des dritten Schalters S3 ist ein dritter Komparator KO3 und zur Ansteuerung des vierten Schalters S4 ist ein vierter Komparator KO4 vorgesehen. Die dritten und vierten Stromquellen I3, I4 dienen zum Entladen des Kondensators C_GS, um die Ansteuerspannung Ug abzusenken und den MOSFET T1 zu sperren. Die Eingänge des ersten und zweiten Komparators KO1, KO2 sind gemeinsam an einen ersten Schalter eines Doppel schalters S5 angeschlossen und die Eingänge des dritten und vierten Komparators KO3, KO4 sind gemeinsam an einen zweiten Schalters eines Doppelschalters S5 angeschlossen, wobei die ser Schalter S5 nach Maßgabe des Ansteuersignals Uin ansteu erbar ist, wobei der Schalter S5 entweder die Eingänge des ersten und zweiten Komparators KO1, KO2 an die Eingangsklemme EK der Ansteuerschaltung AS oder die Eingänge des dritten und vierten Komparators KO3, KO4 an die Eingangsklemme EK der An steuerschaltung AS anlegt. Die Eingänge des ersten und zwei ten Komparators KO1, KO2 werden ansonsten an Bezugspotential GND und die Eingänge des dritten und vierten Komparators KO3, KO4 werden ansonsten an ein oberes Ansteuerpotential Vbb ge legt.

Die Funktionsweise der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 4 ist anhand ausgewählter Signalverläufe in Fig. 5 dargestellt. Der Einschaltvorgang verläuft wie bereits im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 3 erläutert wurde, wobei bei dem Ausfüh rungsbeispiel gemäß Fig. 5 angenommen ist, dass das Ein gangssignal Usg langsam ansteigt, so dass die Schaltschwelle des zweiten Komparators KO2 erst dann erreicht wird, nachdem die Ansteuerspannung Ug des MOSFET T1 bereits ihren maximalen Wert erreicht hat, so dass nur die erste Stromquelle I1 zur Steigerung der Eingangsspannung Ug beiträgt. Während des Ein schaltvorgangs sind die Eingänge des ersten und zweiten Kom parators KO1, KO2 an die Eingangsklemme EK der Ansteuerschal tung AS angeschlossen, so dass an den Eingängen der Kompara toren KO1, KO2 das Eingangssignal Usg zur Verfügung steht. Zu einem Zeitpunkt t4 wechselt das Ansteuersignal Uin von dem oberen Ansteuerpegel zu dem unteren Ansteuerpegel, woraufhin das Eingangssignal Usg ab dem Zeitpunkt t4 kontinuierlich ab zusinken beginnt, weil die Kapazität C1 über den Widerstand R1 entladen wird. Zum Zeitpunkt t4 wird der Schalter S5 umge schaltet, das heißt, die Eingänge des ersten und zweiten Kom parators KO1, KO2 liegen dann auf Bezugspotential GND, wor aufhin die Schalter S1, S2 geöffnet werden und kein Strom von den ersten und zweiten Stromquellen I1, I2 an die Ausgangs klemme AK fließt. Vor dem Zeitpunkt t4 liegt an den Eingängen der Komparatoren KO3, KO4 ein hoher Ansteuerpegel, in dem Ausführungsbeispiel das Ansteuerpotential Vbb, an, der oberhalb der Schaltschwelle dieser beiden Komparatoren KO3, KO4 liegt. Den Komparatoren KO3, KO4 ist jeweils ein Inverter IN3, IN4 nachgeschaltet, so dass der dritte und vierte Schal ter S3, S4 bei einem hohen Ansteuerpegel an den Eingängen der dritten und vierten Komparatoren KO3, KO4 geöffnet sind. Auch die dritten und vierten Schalter S3, S4 ist vorzugsweise als Transistoren, beispielsweise als Feldeffekttransistoren, aus gebildet. Zum Zeitpunkt t4 werden die Eingänge des dritten und vierten Komparators KO3, KO4 an die Eingangsklemme EK an geschlossen, das heißt an den Eingängen dieser Komparatoren KO3, KO4 liegt das Eingangssignal Usg an. In Fig. 5 sind ab diesem Zeitpunkt die Signalverläufe der Ansteuersignale KS3, US4 des dritten und vierten Schalters S3, S4, die sich durch Invertierung der Komparatorausgangssignale ergeben, darge stellt. Zum Zeitpunkt t5 erreicht das Eingangssignal Usg den Wert der Schaltschwelle des dritten Komparators KO3, worauf hin das Komparatorausgangssignal zwar einen unteren Pegel an nimmt, der dritte Schalter S3 über das durch Invertierung aus diesem Signal entstandene Ansteuersignal KS3 angesteuert wird. Die Kapazität C_GS wird ab dem Zeitpunkt t5 durch den Strom der dritten Stromquelle I3 nach Bezugspotential GND entladen, wodurch die Ansteuerspannung Ug des MOSFET T1 line ar absinkt. Der Kondensator C_GS ist zum Zeitpunkt t6 voll ständig entladen, so dass der MOSFET T1 vollständig sperrt. Die Schaltschwelle des vierten Komparators KO4 wird in dem Beispiel gemäß Fig. 5 durch das Eingangssignal Usg erst zu einem Zeitpunkt t7 erreicht, der nach dem Zeitpunkt t6 liegt, zu dem der MOSFET T1 bereits vollständig sperrt. Bei dem in Fig. 5 dargestellten Verlauf des Eingangssignals Usg trägt somit nur der Strom der dritten Stromquelle I3 zur Entladung des Kondensators C_GS bei und bestimmt damit die Schaltdauer beim Ausschalten des MOSFET T1.

Wird wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 durch die geeignete Einstellung des Widerstandes R1 und des Kondensa tors C1 ein Eingangssignal Usg erzeugt, welches steil an steigt, so fällt dieses Eingangssignal Usg entsprechend steil ab, so dass die Schaltschwelle des vierten Komparators KO4 erreicht wird, noch bevor der Kondensator C_GS vollständig entladen ist, so dass der Kondensator im weiteren Verlauf durch beide Stromquellen I3, I4 entladen wird, um den Aus schaltvorgang zu beschleunigen.

Somit sind bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 4 die Schaltdauer sowohl des Einschaltvorgangs als auch des Aus schaltvorgangs des MOSFET T1 über die Steigung des Eingangs signals Usg einstellbar.

Als Stromgeneratoranordnung SG kann neben einem Tiefpassfil ter ein beliebiger Signalgenerator verwendet werden, der nach Maßgabe des Ansteuersignals Uin ein kontinuierlich ansteigen des Eingangssignal Usg mit veränderlicher Steigung erzeugt.

Bezugszeichenliste

Vbb Versorgungspotential
GND Bezugspotential
Ua Ausgangsspannung
Z Last
T1 spannungsgesteuerter Schalter
D Drain-Anschluss
S Source-Anschluss
G Gate-Anschluss
Ug Ansteuerspannung
C_GS

Kondensator
I1, I2 Stromquellen
S1, S2 Schalter
AK Ausgangsklemme der Ansteuerschaltung
AS Ansteuerschaltung
D1 Zenerdiode
KO1, KO2 Komparatoren
KS1, KS2 Ansteuersignale der Schalter
EK Eingangsklemme der Ansteuerschaltung
Usg Eingangssignal
C1 Kondensator
R1 Widerstand
Uin Ansteuersignal
SG Signalgeneratoranordnung
t0 bis t8 Zeitpunkte
KO3, KO4 Komparatoren
IN3, IN4 Inverter
I3, I4 Stromquellen
S3, S4 Schalter
KS3, KS4 Ansteuersignale der Schalter

Claims

1. Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines spannungsgesteu erten Schalters, der Lastanschlüsse (D, S) zum Anschließen an eine Last (Z) und einen Steueranschluss aufweist (G), wobei die Schaltungsanordnung folgende Merkmale aufweist:

- eine Ansteuerschaltung (AS), die wenigstens eine erste und eine zweite Stromquelle (I1, I2) zur Bereitstellung eines An steuersignals an einer Ausgangsklemme (AK) aufweist, wobei die Stromquellen (I1, I2) unabhängig voneinander nach Maßgabe eines an einer Eingangsklemme (EK) der Ansteuerschaltung (AS) anliegenden Eingangssignals (ES) ansteuerbar sind;
- eine an die Eingangsklemme (EK) der Ansteuerschaltung (AS) angeschlossene Signalgeneratoranordnung (SG) zur Bereitstel lung des Eingangssignals (ES) abhängig von einem Ansteuersig nal (Uin).

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei der eine Kapazi tät an den Steueranschluss des spannungsgesteuerten Schalters (T1) angeschlossen ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Signalgeneratoranordnung (SG) ein RC-Glied aufweist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Signalgeneratoranordnung (SG) ein Signalgenerator ist, der nach Maßgabe des Ansteuersignals ein rampenförmiges Eingangs signal für die Ansteuerschaltung (AS) erzeugt.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprü che, bei der die Ansteuerschaltung (AS) einen ersten Kompara tor (KO1) zur Ansteuerung der ersten Stromquelle (I1) nach Maßgabe des Eingangssignals (ES) und einen zweiten Komparator (KO2) zur Ansteuerung der zweiten Stromquelle (I2) nach Maß gabe des Eingangssignals (ES) aufweist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, bei der die Kompara toren (KO1, KO2) unterschiedliche Schaltschwellen aufweisen.

7. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprü che, bei der eine Zenerdiode (D1) an den Steueranschluss (G) des spannungsgesteuerten Schalters (T1) angeschlossen ist.

8. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprü che, bei der der spannungsgesteuerte Schalter (T1) ein Tran sistor, insbesondere ein MOSFET oder ein IGBT ist.

9. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprü che, bei der die Stromquellen (I1, I2) zwischen einem Ansteu erpotential (Vbb) und dem Steueranschluss (G) verschaltet sind.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, bei der wenigstens eine weitere Stromquelle (I3, I4) zwischen dem Steueran schluss (G) und einem Bezugspotential (GND) verschaltet sind.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, bei der die wenigs tens eine weitere Stromquelle (I3, I4) nach Maßgabe des Ein gangssignals (ES) oder des Ansteuersignals (Uin) ansteuerbar ist.

12. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprü che, bei der die Ansteuerung der Stromquellen (I1, I2) durch Schalten jeweils eines in Reihe zu den Stromquellen (I1, I2) geschalteten Schalters erfolgt.