DE10132820A1

DE10132820A1 - Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines Halbleiterschalters

Info

Publication number: DE10132820A1
Application number: DE2001132820
Authority: DE
Inventors: Jenoe Tihanyi; Michael Herfurth; Martin Feldtkeller
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2001-07-06
Filing date: 2001-07-06
Publication date: 2003-02-27

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit einer Ansteuerschaltung (10) und einen an die Ansteuerschaltung (10) angeschlossenen Halbleiterschalter (T) sowie einer zwischen eine Klemme für Versorgungspotential (+U) und einen Spannungsversorgungsanschluss (102) der Ansteuerschaltung (10) geschaltete Anlaufschaltung (20). Die Anlaufschaltung weist einen Ansteueranschluss (201) auf, der an eine Ausgangsklemme (101) der Ansteuerschaltung (10) angeschlossen ist, wobei eine Versorgungsstrecke der Anlaufschaltung (20) zwischen der ersten und zweiten Anschlussklemme (202, 203) einen hochohmigen Zustand annimmt, wenn ein getaktetes Signal an dem Ansteueranschluss (201) anliegt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit einem Halbleiterschalter und einer Ansteuerschaltung zur getakteten Ansteuerung des Halbleiterschalters.

Derartige Schaltungsanordnungen dienen zum getakteten Anlegen einer in Reihe zu dem Halbleiterschalter geschalteten Last an eine Versorgungsspannung, wobei die. Last insbesondere eine Gleichrichteranordnung eines Schaltreglers sein kann.

Eine derartige Schaltungsanordnung in einem Schaltregler ist beispielsweise in Köstner/Möschwitzer: "Elektronische Schaltungen", Hanser Verlag, 1993, Seite 287 beschrieben. Bei diesem Schaltregler ist als Last in Reihe zu einem Halbleiterschalter eine Gleichrichteranordnung mit einem Übertrager geschaltet, wobei eine Primärspule des Übertragers in Reihe zu dem Halbleiterschalter geschaltet ist. Zur Spannungsversorgung eines den Halbleiterschalter ansteuernden Steuerschaltkreises ist eine Versorgungsschaltung mit einer Hilfswicklung, die induktiv mit der Primärspule gekoppelt ist, und einer Gleichrichteranordnung vorgesehen. Da die Versorgungsschaltung erst dann eine Versorgungsspannung liefern kann, wenn der Halbleiterschalter mindestens einmal leitend und sperrend angesteuert wurde, ist eine Anlaufschaltung vorgesehen, die die Steuerschaltung über einen Widerstand direkt an die aus der Netzspannung abgeleitete Versorgungsspannung anschließt. Die aus der Netzspannung abgeleitete Versorgungsspannung, die über den Halbleiterschalter an die Gleichrichteranordnung angelegt wird, kann bis zu einige hundert Volt betragen, während die Ansteuerschaltung üblicherweise lediglich eine Spannungsversorgung von einigen Volt benötigt. Die Erzeugung der Versorgungsspannung für die Ansteuerschaltung aus der Netzspannung ist daher stark verlustbehaftet.

Aus Patent Abstracts of Japan E-1410, August 6, 1993, Vol. 17/No. 24 (JP 3-262989) ist ein Schaltnetzteil bekannt, bei dem zum Anlaufenlassen einer Ansteuerschaltung ein Transistor vorgesehen ist, der in Reihe zu einem Widerstand an eine Netzspannung angeschlossen ist. Der Transistor dient zum Aufladen eines Kondensators, der die Spannungsversorgung für die Ansteuerschaltung gewährleistet, und der Transistor sperrt, wenn die Spannung einen vorgegebenen Wert erreicht hat.

Aus der JP 09056158 A ist ein Schaltnetzteil mit einer Ansteuerschaltung und einem durch die Ansteuerschaltung angesteuerten Transistor bekannt, wobei zum Anlaufenlassen der Ansteuerschaltung ein Bipolartransistor in Reihe zu einem Widerstand zwischen eine gleichgerichtete Netzspannung und die Anlaufschaltung geschaltet ist. Die Ansteuerung des Bipolartransistors erfolgt durch einen zwischen dessen Basis und Kollektor geschalteten Widerstand und eine zwischen dessen Basis und Bezugspotential geschaltete Zenerdiode.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es eine Schaltungsanordnung mit einer Ansteuerschaltung und einem durch die Ansteuerschaltung angesteuerten Halbleiterschalter zur Verfügung zu stellen, die einfach realisierbar ist und die geringe Verluste aufweist.

Diese Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist eine Ansteuerschaltung mit einer Ausgangsklemme zur Bereitstellung eines Ansteuersignals und mit Versorgungsspannungsklemmen zum Anlegen einer Versorgungsspannung und einen an die Ausgangsklemme angeschlossenen Halbleiterschalter auf. Zwischen eine Klemme für ein erstes Versorgungspotential und die erste Versorgungsspannungsklemme der Ansteuerschaltung ist eine Anlaufschaltung geschaltet, die einen Ansteueranschluss aufweist, der an die Ausgangsklemme der Ansteuerschaltung angeschlossen ist. Die Anlaufschaltung ist derart ausgebildet, dass eine Versorgungsstrecke zwischen der ersten und zweiten Anschlussklemme einen hochohmigen Zustand annimmt, wenn ein getaktetes Signal an dem Ansteueranschluss anliegt.

Vorzugsweise ist parallel zu den Versorgungsspannungsklemmen der Ansteuerschaltung ein Kondensator geschaltet, der über die Anlaufschaltung aufgeladen wird, wenn deren Versorgungsstrecke niederohmig ist.

Die Anlaufschaltung übernimmt damit die Spannungsversorgung der Ansteuerschaltung solange kein getaktetes Signal an der Ausgangsklemme der Ansteuerschaltung anliegt, solange die Ansteuerschaltung also wegen einer zu geringen Versorgungsspannung abgeschaltet ist. Nach dem Vorliegen eines getakteten Ansteuersignals an der Ausgangsklemme wird die Versorgungsstrecke hochohmig und die Spannungsversorgung wird durch eine an den ersten Halbleiterschalter gekoppelte Spannungsversorgungseinrichtung gewährleistet, die nur dann eine Versorgungsspannung bereitstellt, wenn der Halbleiterschalter getaktet angesteuert oder dauerhaft leitend angesteuert ist.

Die Anlaufschaltung weist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung einen ersten steuerbaren Halbleiterschalter mit einem Steueranschluss und einer Laststrecke auf, dessen Laststrecke die Versorgungsstrecke bildet und der durch eine an den Steueranschluss gekoppelte Steuerschaltung angesteuert ist. Der steuerbare Halbleiterschalter ist vorzugsweise ein selbstleitender Transistor.

Die Steuerschaltung ist derart ausgebildet, dass sie den steuerbaren Halbleiterschalter der Ansteuerschaltung sperrend ansteuert, wenn ein getaktetes Signal an der Ausgangsklemme der Ansteuerschaltung und damit an dem Ansteueranschluss der Anlaufschaltung anliegt.

Diese Steuerschaltung ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung als Ladungspumpe ausgebildet, die bei Vorliegen eines getakteten Ansteuersignals das Potential an dem Steueranschluss des selbstleitenden Transistors auf einen Wert legt, bei dem dieser sperrt. Ein zwischen einen der Laststreckenanschlüsse und den Steueranschluss dieses Transistors geschalteter Widerstand sorgt dafür, dass der Transistor bei Anlegen einer Spannung zwischen dessen Laststreckenanschlüssen leitet bis das Potential durch die Ladungspumpenschaltung abgesenkt wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist diese Steuerschaltung ein zweites steuerbares Halbleiterschaltelement, insbesondere einen selbstsperrenden Transistor auf, dessen Laststrecke zwischen den Steueranschluss des selbstleitenden Transistors und den Ansteueranschluss der Anlaufschaltung geschaltet ist und der durch eine Flankendetektionschaltung angesteuert ist. Die Flankendetektionsschaltung weist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine Reihenschaltung eines Kondensators und einer Stromquelle auf, die zwischen den Ansteueranschluss und die zweite Anschlussklemme geschaltet ist, wobei ein dem Kondensator und der Stromquelle gemeinsamer Knoten an den Steueranschluss des zweiten steuerbaren Halbleiterschaltelements angeschlossen ist. Die Flankendetektionsschaltung und das zweite Halbleiterschaltelement sind so aufeinander abgestimmt, dass das zweite Halbleiterschaltelement sperrt, wenn an dem Ansteueranschluss ein Signal mit einem Low-Pegel anliegt und dass das zweite Halbleiterschaltelement leitet, wenn an dem Ansteueranschluss ein High-Pegel anliegt, um dadurch den Steueranschluss des selbstleitenden Transistors auf ein Potential zu ziehen, bei dem dieser sperrt. Der an den Steueranschluss des zweiten Halbleiterschaltelements angeschlossene Kondensator sorgt dafür, dass nach dem Absinken des Pegels an dem Ansteueranschluss das zweite Halbleiterschaltelement noch für eine Zeitdauer leitend bleibt. Dadurch ist gewährleistet, dass das zweite Halbleiterschaltelement bei Anliegen eines getakteten Signals an dem Ansteueranschluss dauerhaft leitet, um den selbstleitenden Transistor zu sperren. Eine leitende Verbindung zwischen der Klemme für Versorgungspotential und dem ersten Versorgungsspannungsanschluss der Ansteuerschaltung über den selbstleitenden Transistor ist dadurch unterbrochen.

Nach dem Sperren der Anlaufschaltung wird die weitere Spannungsversorgung der Anlaufschaltung durch die Spannungsversorgungseinrichtung übernommen, die an den durch die Ansteuerschaltung angesteuerten Halbleiterschalter gekoppelt ist und die an die Spannungsversorgungsklemmen der Ansteuerschaltung angeschlossen ist. Die Spannungsversorgungseinrichtung ist derart ausgebildet, dass sie nur dann eine Versorgungsspannung bereitstellt, wenn der Halbleiterschalter getaktet oder dauerhaft leitend angesteuert ist. Ein Beispiel für eine Spannungsversorgungseinrichtung, die bei dauerhaft leitend angesteuertem Halbleiterschalter eine Versorgungsspannung bereitstellt, ist eine in Reihe zu dem Halbleiterschalter geschaltete Zenerdiode.

Ein Beispiel für eine Spannungsversorgungseinrichtung, die bei einem getaktet angesteuerten Halbleiterschalter eine Versorgungsspannung für die Ansteuerschaltung bereitstellt, ist eine Spule, die induktiv mit einer in Reihe zu dem Halbleiterschalter geschalteten Primärspule gekoppelt ist. Die Primärspule nimmt bei leitend angesteuertem Halbleiterschalter Energie auf und gibt diese anschließend bei gesperrtem Halbleiterschalter an die induktiv gekoppelte Spule ab, die die Spannungsversorgung der Ansteuerschaltung übernimmt. Eine derartige Spannungsversorgungseinrichtung kann insbesondere in Schaltnetzteilen vorgesehen werden, bei welchen eine in Reihe zu dem Halbleiterschalter geschaltete Primärspule ohnehin vorhanden ist.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand von Figuren näher erläutert. In den Figuren zeigt
Fig. 1 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mit einem Halbleiterschalter, einer Ansteuerschaltung für den Halbleiterschalter und einer Anlaufschaltung,
Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Anlaufschaltung,
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Anlaufschaltung,
Fig. 4 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Spannungsversorgungseinrichtung, die bei angesteuertem Halbleiterschalter die Spannungsversorgung übernimmt,
Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Spannungsversorgungseinrichtung.
In den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung. Fig. 1 zeigt ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mit einem Halbleiterschalter T, der in dem Ausführungsbeispiel als n-Kanal-MOSFET ausgebildet ist, einer Ansteuerschaltung 10, die eine Ausgangsklemme 101 und erste und zweite Spannungsversorgungsanschlüsse 102, 103 aufweist, und mit einer Anlaufschaltung 20, die einen Ansteueranschluss 201 und erste und zweite Anschlussklemmen 202, 203 aufweist und die über die Anschlussklemmen 202, 203 zwischen eine Klemme für Versorgungspotential +U und die Anlaufschaltung 10 geschaltet ist. Der Halbleiterschalter T dient zum getakteten Anliegen einer zwischen der Klemme für Versorgungspotential +U und einer Klemme für Bezugspotential GND anliegenden Versorgungsspannung U an eine Last 30, die in Reihe zu dem Halbleiterschalter T zwischen die Klemme für Versorgungspotential +U und die Klemme für Bezugspotential GND geschaltet ist. Die Last 30 ist in dem Ausführungsbeispiel als Gleichrichteranordnung mit einem Übertrager Ü, der eine Primärspule L1 und eine Sekundärspule L2 aufweist, und mit einer parallel zu der Sekundärspule L2 geschalteten Gleichrichteranordnung aus einer Diode D30 und einem Kondensator C30 ausgebildet ist, wobei über dem Kondensator C30 eine Ausgangsspannung Ua zur Versorgung einer Last abgreifbar ist. Die Primärspule L1 des Übertragers Ü ist in Reihe zu dem Halbleiterschalter T geschaltet.
Aufgabe der Ansteuerschaltung 10 ist es, den Halbleiterschalter T getaktet anzusteuern, wobei in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Primärspule L1 bei leitend angesteuertem Halbleiterschalter T Energie über die Versorgungsspannung U aufnimmt und diese aufgenommene Energie bei sperrend eingesteuertem Halbleiterschalter T über die Sekundärspule L2 und die Gleichrichteranordnung D30, C30 an die Ausgangsklemme Ua abgibt. Zur Erzeugung des Ansteuersignals AS für den Halbleiterschalter T benötigt die Ansteuerschaltung 10 eine Versorgungsspannung Uv, die durch die Anlaufschaltung 20 und eine an den Halbleiterschalter T gekoppelte Spannungsversorgungseinrichtung 40 gewährleistet wird.
Die Anlaufschaltung 20, die vorzugsweise monolithisch integriert ist, ist dabei derart ausgebildet, dass sie die Versorgungsspannung Uv zu Beginn des Ansteuervorgangs bereitstellt bis an der Ausgangsklemme 101 der Ansteuerschaltung 10 ein getaktetes Ausgangssignal anliegt. Dieses getaktete Ausgangssignal wird dem Ansteueranschluss 201 der Anlaufschaltung 20, der an den Ausgangsanschluss 101 der Ansteuerschaltung 10 angeschlossen ist, zugeführt. Die Anlaufschaltung 20 weist eine Versorgungsstrecke zwischen der ersten Anschlussklemme 201 und der zweiten Anschlussklemme 202 auf, die niederohmig ist, solange kein getaktetes Ansteuersignal AS an der Ausgangsklemme 101 anliegt, um dadurch die erste Anschlussklemme 102 der Ansteuerschaltung 10 an die Klemme für das Versorgungspotential +U anzuschließen, bzw. um einen parallel zu den Anschlussklemmen 102, 103 der Ansteuerschaltung 10 geschalteten Kondensator C aufzuladen. Mit Anliegen eines getakteten Ansteuersignals an der Ausgangsklemme 101 wird diese Versorgungsstrecke zwischen den Anschlüssen 202, 203 der Anlaufschaltung 20 hochohmig. Die Spannungsversorgung der Ansteuerschaltung 10 wird dann durch die Spannungsversorgungseinrichtung 40 übernommen, die, wie in den Fig. 4 und 5 näher erläutert ist, derart ausgebildet ist, dass sie dann eine Versorgungsspannung für die Ansteuerschaltung 10 bereitstellt, wenn der Halbleiterschalter T entweder getaktet oder permanent leitend angesteuert ist.
Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eine Anlaufschaltung 20, wobei zum besseren Verständnis auch der in Fig. 1 dargestellte Kondensator C zwischen der zweiten Anschlussklemme 203 und Bezugspotential GND dargestellt ist. Die Anlaufschaltung 20 weist einen als selbstleitenden n- Kanal-Transistor T1 ausgebildeten steuerbaren Halbleiterschalter auf, dessen Drain-Source-Strecke zwischen die erste und zweite Anschlussklemme 202, 203 der Anlaufschaltung 20 geschaltet ist. Die Drain-Source-Strecke dieses Transistors T1 bildet die Versorgungsstrecke der Anlaufschaltung. Zwischen den Source-Anschluss S und den Gate-Anschluss G dieses Transistors T1 ist ein Widerstand R1 geschaltet. Dieser Widerstand R1 sorgt bei Anliegen einer Versorgungsspannung U zwischen der ersten Anschlussklemme 202 und Bezugspotential GND dafür, dass sich der Source-Anschluss S und der Gate- Anschluss G des Transistors T1 annäherungsweise auf demselben Potential befinden, so dass der Transistor T1 leitet, um den Kondensator C aufzuladen und eine Versorgungsspannung Uv für die Ansteuerschaltung 10 (in Fig. 1) zur Verfügung zu stellen. Die Anlaufschaltung 20 weist des weiteren eine Ladungspumpenschaltung 212 auf, die eine Reihenschaltung einer Diode D1 und eines Kondensators C2 zwischen dem Gate-Anschluss G und dem Ansteueranschluss 201, eine zweite Diode D3 zwischen der zweiten Anschlussklemme 203 und einem der Reihenschaltung aus der ersten Diode D2 und dem ersten Kondensator C2 gemeinsamen Knoten aufweist. Die Ladungspumpenschaltung 212 umfasst des weiteren einen zwischen die zweite Ausgangsklemme 203 bzw. den Source-Anschluss S des Transistors T1 und dessen Gate-Anschluss G geschalteten Kondensator Cgs, der in dem Ausführungsbeispiel durch die in dem Transistor T1 vorhandene Gate-Source-Kapazität gebildet ist. Diese an den Gate- Anschluss G des Transistors T1 geschaltete Ladungspumpenschaltung 212 beeinflusst die Funktionsweise des Transistors T1 nicht, solange ein Signal mit einem Low-Pegel an dem Ansteueranschluss 201 anliegt. Das heißt, solange die in Fig. 1 dargestellte Ansteuerschaltung 10 kein zur Ansteuerung des Halbleiterschalter T geeignetes Signal bereitstellt und wenn eine Ansteuerspannung U über der Reihenschaltung aus dem selbstleitenden Transistor T1 und dem Kondensator C anliegt, wird dieser Kondensator C über den selbstleitenden Transistor T1 aufgeladen.
Die Ladungspumpenschaltung 212 wird aktiv, wenn ein getaktetes Signal an dem Ansteueranschluss 201 der Anlaufschaltung bzw. an der Ausgangsklemme der Ansteuerschaltung 10 anliegt. Die Ladungspumpenschaltung 212 wird mit Anliegen eines getakteten Signals an dem Ansteueranschluss 201 aktiv, wobei das Potential an dem Gate-Anschluss G des selbstleitenden Transistors T1 abgesenkt wird. Die Zeitkonstante des aus der Gate-Source-Kapazität Cgs und dem Widerstand R1 gebildeten RC- Glieds ist dabei so groß, dass das Potential an dem Gate- Anschluss G während der Zeitperioden, in welchen das getaktete Ansteuersignal einen Low-Pegel annimmt, nicht so weit ansteigen kann, dass der Transistor T1 wieder leitet. Dadurch ist gewährleistet, dass der selbstleitende Transistor T1 gesperrt ist, solange ein getaktetes Ansteuersignal an der Ausgangsklemme 101 der Ansteuerschaltung 10 bzw. an dem Ansteueranschluss 201 der Anlaufschaltung 20 anliegt.
Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Anlaufschaltung 20. Wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.2 weist diese Anlaufschaltung einen selbstleitenden Transistor T1 auf, dessen Drain-Source-Strecke zwischen die Anschlussklemmen 202, 203 der Anlaufschaltung 20 geschaltet ist. Der Source-Anschluss 5 ist über einen Widerstand R1 an den Gate-Anschluss G des Transistors T1 angeschlossen.
Die Anlaufschaltung 20 weist weiterhin eine Steuerschaltung 214 auf, die zwischen den Ansteueranschluss 201 und den Gate- Anschluss G des Transistors T1 geschaltet ist. Diese Steuerschaltung 214 umfasst einen steuerbaren Halbleiterschalter T3, der in dem Ausführungsbeispiel als selbstsperrender n- Kanal-MOSFET ausgebildet ist, dessen Laststrecke D-S in Reihe zu einer Diode T2 zwischen den Ansteueranschluss 201 und den Gate-Anschluss G des selbstleitenden Transistors T1 geschaltet ist. Die Diode ist in dem Beispiel als MOSFET ausgebildet, dessen Drain- und Gate-Anschluss D, G an den Drain- Anschluss des Transistors T3 angeschlossen sind und dessen Source-Anschluss S an den Gate-Anschluss des Transistors T1 angeschlossen ist. Der Transistor T3 wird angesteuert durch eine Flankendetektionsschaltung, die in dem Ausführungsbeispiel zwischen den Ansteueranschluss 201 und die zweite Anschlussklemme 203 geschaltet ist und die eine Reihenschaltung eines Kondensators C4 und einer Stromquelle T4 und eine zu der Stromquelle T4 parallele Diode D4 umfasst. Die Stromquelle T4 ist in dem Ausführungsbeispiel als selbstleitender n- Kanal-Transistor ausgebildet, dessen Gate-Anschluss G an dessen Source-Anschluss S angeschlossen ist. Die Diode D4 ist vorzugsweise die bei Transistoren vorhandene Freilaufdiode, die entsteht, wenn das Body-Gebiet des Transistors mit dessen Source-Gebiet kurzgeschlossen ist. Ein dem Kondensator C4 und dem Transistor T4 gemeinsamer Knoten ist an den Gate- Anschluss G des Transistors T3 angeschlossen.
Die Steuerschaltung 214 beeinflusst den selbstleitenden Transistor T1 nicht, solange ein Low-Pegel an dem Ansteueranschluss 201 anliegt. Bei Anlegen einer Versorgungsspannung U zwischen der ersten Anschlussklemme 202 und Bezugspotential GND wird der selbstleitende Transistor T1 leitend und der in Reihe zu der Drain-Source-Strecke dieses Transistors T1 geschaltete Kondensator C wird über den Transistor T1 aufgeladen. Der Kondensator C4 wird bei Anliegen eines Low-Pegels an dem Ansteueranschluss 201 ebenfalls über den selbstleitenden Transistor T1 aufgeladen.
Wenn das Ansteuersignal an dem Ansteueranschluss 201 einen High-Pegel annimmt, wenn also das Potential an dem Ansteueranschluss 201 auf einen oberen Potentialwert ansteigt, wird der Kondensator C4 über die Diode D4 teilweise entladen und das Potential am Gate-Anschluss G des Transistors T3 steigt an. Der Transistor T3 bleibt jedoch gesperrt, da sich das Potential an seinem Source-Anschluss S. der an den Ansteueranschluss 201 angeschlossen ist, auf einem oberen Potential (High-Pegel) befindet.
Nimmt das Ansteuersignal an dem Ansteueranschluss 201 anschließend einen Low-Pegel an, sinkt das Potential also an dem Ansteueranschluss 201 auf einen unteren Potentialwert ab, so wird der Kondensator C4 über den Eingang 203 langsam wieder aufgeladen, wobei der durch die Stromquelle T4 bereitgestellte Strom die pro Zeiteinheit auf den Kondensator fließende Ladung, d. h. die Ladegeschwindigkeit, beeinflusst. Erfolgt der Wechsel des Ansteuersignals an dem Ansteueranschluss 201 von dem High-Pegel auf den Low-Pegel schnell, d. h. innerhalb einer kurzen Zeitdauer, in der der Kondensator nicht vollständig nachgeladen werden kann, so liegt zwischen Gate G und Source S des Transistors T3 eine Spannungsdifferenz an, die bewirkt, dass dieser Transistor T3 leitend wird. Dadurch wird das Gate G des Transistors T1 über die in Flussrichtung gepolte Diode T2 auf ein Potential entladen, das annäherungsweise dem Low-Potential an dem Ansteueranschluss 201 entspricht, wodurch der Transistor T1 sperrt.
Nimmt das Ansteuersignal an dem Ansteueranschluss anschließend wieder einen High-Pegel an, so sperrt die Diode T2 und das Potential an dem Gate-Anschluss des Transistors T1 beginnt über den Widerstand R1 wieder anzusteigen, bzw. die gegenüber dem Potential an dem Source-Anschluss S negative Ladung an dem Gate-Anschluss fließt ab. Der Wert des Widerstandes R1 ist dabei so auf die Taktfrequenz des Ansteuersignals eingestellt, dass während der High-Perioden des Ansteuersignals nur ein geringer Teil der (negativen) Gate-Ladung des Transistors T1 abfließt, so dass dieser gesperrt bleibt. Der Transistor T1 bleibt somit gesperrt, so lange ein getaktetes Ansteuersignal an dem Ansteueranschluss 201 anliegt.
Der Transistor T1 wird dann wieder leitend, wenn für eine lange Zeitdauer ein High-Pegel oder für eine lange Zeitdauer ein Low-Pegel an dem Ansteueranschluss 201 anliegt, wobei der erste Fall bei einem ordnungsgemäßen Betrieb eines Schaltnetzteils nicht auftritt. Der zweite Fall entspricht einer Beendigung der getakteten Ansteuerung des Leistungstransistors T, die Spannungsversorgung der Ansteuerschaltung 10 wird dann wieder von dem Transistor T1 übernommen.
Nach dem Abschalten des selbstleitenden Transistors T1 muss die Spannungsversorgung der Ansteuerschaltung 10 gemäß Fig. 1 bzw. das Aufladen der Kapazität C, die parallel zu der Ansteuerschaltung 10 geschaltet ist, über die Spannungsversorgungseinrichtung 40 erfolgen.
Fig. 4 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer solchen Spannungsversorgungseinrichtung 40 zur Verwendung in einem Schaltregler, wobei in Fig. 4 nur die zur Erläuterung der Funktionsweise der Spannungsversorgungseinrichtung 40 erforderlichen Schaltungskomponenten dargestellt sind. Die Spannungsversorgungseinrichtung 40 weist eine Spule L4 auf, die induktiv mit der Primärspule L1 des Übertragers Ü gemäß Fig. 1 gekoppelt ist. Eine erste Anschlussklemme dieser Spule L4 ist über eine Anschlussklemme 402 der Spannungsversorgungseinrichtung 40 an den zweiten Versorgungsspannungsanschluss 103 der Ansteuerschaltung 10 bzw. an Bezugspotential GND angeschlossen. Eine zweite Anschlussklemme der Spule L4 ist über eine Diode D40 und einen Anschluss 401 der Spannungsversorgungseinrichtung 40 an den ersten Spannungsversorgungsanschluss 102 der Ansteuerschaltung 10 angeschlossen. Die Primärspule L1 nimmt bei leitend angesteuertem Halbleiterschalter T Energie auf und gibt diese anschließend bei gesperrtem Halbleiterschalter T an die induktiv mit der Primärspule L1 gekoppelte Spule L4 weiter. Die in Fig. 1 dargestellte Sekundärspule ist in Fig. 4 nicht dargestellt. Aus der über der Spule L4 anliegenden Wechselspannung erzeugt die Anordnung mit der Diode D40 und dem Kondensator C eine gleichgerichtete Versorgungsspannung für die Ansteuerschaltung 10. Die Versorgungsspannung durch die in Fig. 4 dargestellte Spannungsversorgungseinrichtung wird nur bei einem getaktet angesteuerten Halbleiterschalter T zur Verfügung gestellt.
Im Gegensatz dazu stellt die in Fig. 5 dargestellte Spannungsversorgungseinrichtung 40 immer dann eine Versorgungs- Spannung für die Ansteuerschaltung 10 zur Verfügung, wenn der Halbleiterschalter T leitend angesteuert ist. Diese Spannungsversorgungseinrichtung 40 umfasst eine in Reihe zu dem Halbleiterschalter T geschaltete Zenerdiode Z, die parallel zu der Ansteuerschaltung 10 bzw. dem Kondensator C geschaltet ist. Bezugszeichenliste 10 Ansteuerschaltung
101 Ausgangsklemme
102, 103 Spannungsversorgungsanschlüsse
20 Anlaufschaltung
201 Ansteueranschluss
202, 203 Anschlussklemmen
212, 214 Steuerschaltungen
204 Flankendetektionsschaltung
30 Last
40 Spannungsversorgungseinrichtung
AS Ansteuersignal
C Kondensator
C2 Kondensator
C30 Kondensator
C4 Kondensator
Cgs Gate-Source-Kapazität
D Drain-Anschluss
D2, D3 Diode
D30 Diode
D4 Diode
D40 Diode
G Gate-Anschluss
GND Bezugspotential
L1 Primärspule
L2 Sekundärspule
L4 Spule
R1 Widerstand
S Source-Anschluss
T Transistor
T3 Transistor
T4 Transistor
Ü Übertrager
U Versorgungsspannung
+U Versorgungspotential
Ua Ausgangsspannung
Uv Versorgungsspannung

Claims

1. Schaltungsanordnung, die folgende Merkmale aufweist:

1. eine Ansteuerschaltung (10) mit einer Ausgangsklemme (101) zur Bereitstellung eines Ansteuersignals (AS) und mit Versorgungsspannungsklemmen (102, 103) zum Anlegen einer Versorgungsspannung (Uv),

- einen an die Ausgangsklemme (101) angeschlossenen Halbleiterschalter (T),

- eine Anlaufschaltung (20) mit einem Ansteueranschluss (201), der an die Ausgangsklemme (101) der Ansteuerschaltung (10) gekoppelt ist, einer ersten Anschlussklemme (202), die an eine Klemme für ein Versorgungspotential (+U) angeschlossen ist, und mit einer zweiten Anschlussklemme (203), die an eine der Versorgungsspannungsklemmen (102) der Ansteuerschaltung (10) angeschlossen ist, wobei eine Versorgungsstrecke der Anlaufschaltung (20) zwischen der ersten und zweiten Anschlussklemme (202, 203) einen hochohmigen Zustand annimmt, wenn ein getaktetes Signal an dem Ansteueranschluss (201) anliegt,

- eine an den Halbleiterschalter (T) gekoppelte Spannungsversorgungseinrichtung (40) mit einer Ausgangsklemme (401), die an einen der Versorgungsspannungsklemmen (102) der Ansteuerschaltung (10) angeschlossen ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei der ein Kondensator zwischen die Versorgungsspannungsklemmen (102, 103) der Ansteuerschaltung (10) geschaltet ist und wobei die der Anlaufschaltung (20) abgewandte Versorgungsspannungsklemme (103) der Ansteuerschaltung (10) an eine Klemme für ein Bezugspotential (GND) angeschlossen ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Anlaufschaltung (20) ein steuerbares Halbleiterschaltelement (T1) mit einem Steueranschluss (G) und einem ersten und zweiten Laststreckenanschluss (D, S) aufweist, wobei eine zwischen dem ersten und zweiten Laststreckenanschluss (D, S) ausgebildete Laststrecke (D-S) zwischen die erste und zweite Anschlussklemme (202, 203) geschaltet ist und wobei der Steueranschluss über eine Steuerschaltung (212; 214) an den Ansteueranschluss (201) gekoppelt ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, bei dem die Anlaufschaltung (20) monolithisch integriert ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, bei der die Steuerschaltung (212) eine Ladungspumpenschaltung aufweist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, bei der die Ladungspumpenschaltung aufweist:
eine Reihenschaltung einer ersten Diode (D2) und eines ersten Kondensators (C2) zwischen dem Steueranschluss (G) des steuerbaren Halbleiterschaltelements (T1) und dem Ansteueranschluss (201),
eine Diode (D3) zwischen dem der Reihenschaltung der ersten Diode (D2) und des ersten Kondensators (C2) gemeinsamen Knoten und dem zweiten Anschlussklemme (203), und
einen zweiten Kondensator (Cgs) zwischen dem Steueranschluss (G) des steuerbaren Halbleiterschaltelements (T1) und der zweiten Anschlussklemme (203).

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, bei dem der zweite Kondensator (Cgs) ein in dem steuerbaren Halbleiterschaltelement (T1) integrierter Kondensator (Cgs) ist.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, bei dem die Steuerschaltung ein weiteres steuerbares Halbleiterschaltelement (T3) mit einem Steueranschluss (G) und einer Laststrecke (D- S), die zwischen den Steueranschluss (G) des steuerbaren Halbleiterschalterelements (T1) und den Ansteueranschluss (201) geschaltet ist, und eine Flankendetektionsschaltung (204), die an den Steueranschluss (G) des weiteren steuerbaren Halbleiterschalters (T3) und den Ansteueranschluss (201) angeschlossen ist, aufweist.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, bei dem die Flankendetektionsschaltung eine Reihenschaltung eines Kondensators (C4) und einer Stromquelle (T4) zwischen der zweiten Ausgangsklemme (203) und dem Ansteueranschluss (201) und eine Diode (D4) parallel zu der Stromquelle (T4) aufweist, wobei ein dem Kondensator (C4) und der Stromquelle (T4) gemeinsamer Knoten an den Steueranschluss (G) des weiteren Halbleiterschaltelements (T3) angeschlossen ist.

10. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der das erste Halbleiterschaltelement (T1) ein selbstleitender Feldeffekttransistor und das weitere Halbleiterschaltelement (T3) ein selbstsperrender Feldeffekttransistor ist.

11. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Spannungsversorgungseinrichtung (40) eine in Reihe zu dem Halbleiterschalter (T) geschaltete Zenerdiode (Z) aufweist, die parallel zu den Spannungsversorgungsklemmen (202, 203) der Ansteuerschaltung geschaltet ist.

12. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der die Spannungsversorgungseinrichtung (40) eine Spule (L3) aufweist, die an eine in Reihe zu dem Halbleiterschalter (T) geschaltete Primärspule (L1) eines Übertragers induktiv gekoppelt ist, wobei die Spule (103) an die Spannungsversorgungsanschlüsse (202, 203) der Ansteuerschaltung (20) gekoppelt ist.