DE10137752C1 - Device for triggering a switch element has a source of signals linked to a control input for a switch element generating a control signal to determine the switching status of the switch element. - Google Patents

Device for triggering a switch element has a source of signals linked to a control input for a switch element generating a control signal to determine the switching status of the switch element.

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DE10137752C1 DE2001137752 DE10137752A DE10137752C1 DE 10137752 C1 DE10137752 C1 DE 10137752C1 DE 2001137752 DE2001137752 DE 2001137752 DE 10137752 A DE10137752 A DE 10137752A DE 10137752 C1 DE10137752 C1 DE 10137752C1
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Abstract

A source of signals (3,5) links to a control input for a switch element (T1,T2) and generates a control signal to determine the switching status of the switch element. A test element (8,10) detects a test signal (IDRAIN,USOURCE) that returns a current flowing through the switch element or a voltage at the output of the switch element. An Independent claim is also included for a method for triggering a controllable switch element.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines Schaltelementes wie beispielsweise einer Leistungsendstufe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein entsprechendes Betriebsverfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.The invention relates to a device for controlling a Switching element such as a power amplifier according to the preamble of claim 1 and a corresponding one Operating method according to the preamble of claim 12.

Zum Schalten induktiver Verbraucher werden bekanntermaßen Leistungsendstufen mit Transistoren, insbesondere MOSFET- Transistoren, als Leistungsschalter verwendet. Beim Abschal­ ten der Transistoren muss die in dem induktiven Verbraucher gespeicherte Energie entweder über eine Zenerung der Endstufe oder über eine Freilaufdiode abgebaut werden, wobei für Las­ ten mit hoher induktiver Energie möglicherweise eine Frei­ laufdiode verwendet wird. Ein Nachteil derartiger Endstufen besteht darin, dass diese erhebliche elektromagnetische Stö­ rungen erzeugen. Dies wird bekanntermaßen durch die schnellen Spannungsänderungen am Ausgang der Leistungsschalter und durch schnelle Stromänderungen in der Zuleitung hervorgeru­ fen.As is known, for switching inductive loads Power amplifiers with transistors, especially MOSFET Transistors, used as circuit breakers. At the scarf ten of the transistors must be in the inductive consumer stored energy either through a zener of the final stage or be broken down via a freewheeling diode, whereby for Las with high inductive energy may be free running diode is used. A disadvantage of such amplifiers consists in the fact that this considerable electromagnetic interference generate stanchions. This is known to be due to the fast Voltage changes at the output of the circuit breakers and caused by rapid current changes in the supply line fen.

Aus DE 198 55 604 C1 ist ein Verfahren zur Ansteuerung einer Leistungsendstufe bekannt, das zu einer Verringerung der e­ lektromagnetischen Störungen beim Schalten führt. Bei diesen bekannten Steuerverfahren wird die Leistungsendstufe während eines Schaltvorgangs nacheinander mit unterschiedlichen Stromwerten angesteuert. So erfolgt zu Beginn eines Schalt­ vorgangs jeweils eine Ansteuerung mit einem relativ großen Steuerstrom, um die gewünschte Schaltgeschwindigkeit zu er­ reichen. Anschließend erfolgt dann jeweils eine Ansteuerung mit einem geringeren Stromwert, um die Änderungsrate (Slew- Rate) am Ausgang der Leistungsendstufe und damit auch die e­ lektromagnetischen Störungen zu begrenzen. Die Dimensionie­ rung der beiden während eines Schaltvorgangs aufeinander fol­ genden Stromwerte zur Ansteuerung der Leistungsendstufe er­ folgt hierbei im Rahmen eines Kompromisses zwischen dem Ziel einer möglichst hohen Schaltgeschwindigkeit einerseits und dem Ziel möglichst geringer elektromagnetischer Störungen an­ dererseits.DE 198 55 604 C1 describes a method for controlling a Power output stage known to reduce e leads to electromagnetic interference when switching. With these known control methods, the power stage during of a switching process in succession with different Current values controlled. So at the beginning of a shift operation each with a relatively large Control current to achieve the desired switching speed pass. This is then followed by control with a lower current value in order to change the rate of change (slew Rate) at the output of the power stage and thus also the e limit electromagnetic interference. The dimension tion of the two in succession during a switching operation  current values for controlling the power output stage follows as part of a compromise between the goal the highest possible switching speed on the one hand and the aim of minimizing electromagnetic interference other hand.

Nachteilig an dem vorstehend beschriebenen bekannten Ansteu­ erverfahren für eine Leistungsendstufe ist zum einen, dass es die Tatsache vernachlässigt, dass Strom und Spannung bei ei­ nem induktiven Verbraucher nicht in Phase liegen, so dass die Änderungsrate der Spannung von der Änderungsrate des Stroms abweichen kann. Es wäre deshalb wünschenswert, bei der An­ steuerung der Leistungsendstufe sowohl die Änderungsrate der Spannung als auch die Änderungsrate des Stromes einstellen zu können.A disadvantage of the known control described above The procedure for a final power stage is, on the one hand, that it neglected the fact that current and voltage at ei nem inductive consumer are not in phase, so that Rate of change of voltage from rate of change of current can deviate. It would therefore be desirable to have the An Control of the power stage and both the rate of change Set voltage as well as the rate of change of current can.

Ein weiterer Nachteil des vorstehend beschriebenen bekannten Ansteuerverfahrens für eine Leistungsendstufe besteht darin, dass die aufeinander folgende Ansteuerung mit nur zwei Strom­ werten während jedes Schaltvorgangs zwar einen relativ guten Kompromiss zwischen der gewünschten Schaltgeschwindigkeit ei­ nerseits und der gewünschten Vorbeugung vor elektromagneti­ schen Störungen andererseits ermöglicht, jedoch im stationä­ ren Endzustand des Schaltelementes nach Beendigung des jewei­ ligen Schaltvorgangs zu einem möglicherweise unbefriedigenden Durchgangs- bzw. Sperrwiderstands führt.Another disadvantage of the known described above Control procedure for a power stage consists of that the sequential control with only two current rate a relatively good one during each switching operation Compromise between the desired switching speed ei on the other hand and the desired prevention of electromagnetic interferences on the other hand, but in stationary Ren final state of the switching element after completion of each shifting to a possibly unsatisfactory Continuity or blocking resistance leads.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, das vorste­ hend beschriebene bekannte Ansteuerverfahren dahingehend zu verbessern, dass die Änderungsraten des Stroms und der Span­ nung getrennt beeinflusst werden können und darüber hinaus nach einem Schaltvorgang ein möglichst geringer Durchgangswi­ derstand bzw. ein möglichst großer Sperrwiderstand erreicht wird.The invention is therefore based on the object Known control methods described above improve that the rates of change of the current and the span can be influenced separately and beyond the lowest possible pass-through after a switching operation the resistance or the greatest possible blocking resistance becomes.

Die Erfindung wird, ausgehend von den vorstehend beschriebe­ nen bekannten Ansteuerverfahren für eine Leistungsendstufe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, durch die kennzeich­ nenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The invention is based on the above described NEN known control method for a power stage  according to the preamble of claim 1, by the character nenden features of claim 1 solved.

Die Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, ein e­ lektrisches Schaltelement wie beispielsweise eine Leistungs­ endstufe jeweils während eines Schaltvorgangs nacheinander mit mindestens drei verschiedenen Steuersignalen anzusteuern.The invention comprises the general technical teaching, an e electrical switching element such as a power power amplifier one after the other during a switching process to be controlled with at least three different control signals.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei den Steuersignalen um Stromsignale mit unterschied­ lichen Stromwerten, die beispielsweise den Gate-Lade-Strom eines MOSFET-Transistors vorgeben. Das Schaltelement wird hierbei also jeweils während eines Schaltvorgangs nacheinan­ der mit mindestens drei verschiedenen Stromwerten angesteu­ ert, wobei vorzugsweise vier verschiedene Stromwerte während eines Schaltvorgangs aufeinander folgen. Der erste Stromwert ist hierbei vorzugsweise relativ groß, um eine möglichst schnelle Schaltgeschwindigkeit zu erreichen. Der zweite Stromwert ist dagegen vorzugsweise relativ klein und bestimmt die Änderungsrate (Slew-Rate) des Stroms, während der dritte Stromwert vorzugsweise die Änderungsrate (Slew-Rate) der Spannung bestimmt. Bei einem Einschaltvorgang ist der zweite Stromwert vorzugsweise betragsmäßig kleiner als der dritte Stromwert, wohingegen der zweite Stromwert bei einem Aus­ schaltvorgang vorzugsweise betragsmäßig größer ist als der dritte Stromwert.It is in the preferred embodiment of the invention the control signals differed by current signals Lichen current values, for example the gate charge current of a MOSFET transistor. The switching element will here in each case during a switching operation controlled with at least three different current values ert, preferably four different current values during of a switching operation follow one another. The first current value is preferably relatively large in order to be as possible to achieve fast switching speed. The second By contrast, the current value is preferably relatively small and determined the rate of change (slew rate) of the current, while the third Current value preferably the rate of change (slew rate) of the Tension determined. When switching on is the second Amount of current preferably less than the third Current value, whereas the second current value on an off switching operation is preferably greater in amount than that third current value.

Schließlich erfolgt die Ansteuerung des Schaltelementes wäh­ rend eines Schaltvorgangs vorzugsweise noch mit einem vierten Stromwert, wobei der vierte Stromwert vorzugsweise betragsmä­ ßig größer ist als die vorangehenden Stromwerte, um nach ei­ nem Schaltvorgang einen möglichst geringen Durchgangswider­ stand bzw. einen möglichst großen Sperrwiderstand zu errei­ chen.Finally, the switching element is controlled while rend a switching operation preferably with a fourth Current value, the fourth current value preferably amount ß is larger than the previous current values, in order to ei Nem switching operation as low a continuity stood or to achieve the greatest possible blocking resistance chen.

Jeder Schaltvorgang des Schaltelementes teilt sich also bei dem erfindungsgemäßen Ansteuerverfahren in mindestens drei Phasen auf, in denen die Ansteuerung des Schaltelementes mit unterschiedlichen Steuersignalen bzw. Stromwerten erfolgt.Each switching operation of the switching element is thus shared the control method according to the invention in at least three  Phases in which the control of the switching element with different control signals or current values.

Der Wechsel zwischen den einzelnen Phasen kann hierbei wäh­ rend eines Schaltvorgangs jeweils zeitgesteuert erfolgen, in­ dem jede Phase eine vorgegebene Zeitdauer aufweist.The change between the individual phases can be selected here rend each time controlled, in which each phase has a predetermined period of time.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt der Wechsel zwischen den einzelnen Phasen während eines Schalt­ vorgangs jedoch in Abhängigkeit von dem gemessenen Fort­ schritt des Schaltvorgangs. Hierzu kann beispielsweise der durch das Schaltelement fließende Strom gemessen werden, der sich bereits während eines Schaltvorgangs ändert, so dass der aktuelle Wert des durch das Schaltelement fließenden Stroms eine Information über den Fortschritt des Schaltvorgangs be­ inhaltet. Es besteht auch die Möglichkeit, die am Ausgang des Schaltelementes anliegende Spannung zu messen, die sich eben­ falls bereits während eines Schaltvorgangs ändert, so dass auch der aktuelle Wert der Spannung am Ausgang des Schaltele­ mentes eine Information über den Fortschritt des Schaltvor­ gangs beinhaltet. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, dass Strom und Spannung am Ausgang des Schaltelementes bei einem induktiven Verbraucher mit einer Freilaufdiode nicht in Phase liegen, sondern gegeneinander phasenverschoben sind. In der bevorzugten Ausführungsform erfolgt deshalb sowohl eine Messung des durch das Schaltelement fließenden Stroms als auch eine Messung der Spannung am Ausgang des Schaltelemen­ tes, um aus diesen beiden Messsignalen Informationen über den Fortschritt des Schaltzustandes ableiten zu können.In the preferred embodiment of the invention, the Change between the individual phases during a shift process depending on the measured fort step of switching. For example, the current flowing through the switching element can be measured, the already changes during a switching operation, so that the current value of the current flowing through the switching element information about the progress of the switching process tains. There is also the option at the exit of the Switching element to measure applied voltage, which is just if changes already during a shift, so that also the current value of the voltage at the output of the switch mentes information about the progress of the switching device gangs included. In this context it should be mentioned that current and voltage at the output of the switching element an inductive consumer with a free-wheeling diode not in Phase, but are out of phase with each other. In the preferred embodiment therefore takes place both Measurement of the current flowing through the switching element as also a measurement of the voltage at the output of the switching element tes to get information about the. from these two measurement signals To derive progress of the switching state.

Die Bestimmung des Fortschritts des Schaltvorgangs aus den während des Schaltvorgangs ermittelten Messsignalen erfolgt vorzugsweise durch Vergleich mit einem oder mehreren vorgege­ benen Schwellenwerten.Determining the progress of the shift from the measurement signals determined during the switching process takes place preferably by comparison with one or more thresholds.

So wird der durch das Schaltelement fließende Strom jeweils während des Schaltvorgangs vorzugsweise mit einem vorgegebe­ nen Strom-Grenzwert verglichen, wobei das Steuersignal bzw. der Stromwert zur Ansteuerung des Schaltelementes beim Über- oder Unterschreiten des Strom-Grenzwertes verändert wird.So is the current flowing through the switching element in each case during the switching process preferably with a given  NEN current limit value compared, the control signal or the current value for controlling the switching element when over- or falling below the current limit value is changed.

In ähnlicher Weise besteht auch die Möglichkeit, die während eines Schaltvorgangs am Ausgang des Schaltelementes anliegen­ de Spannung mit mindestens einem Spannungs-Schwellenwert zu vergleichen und die Ansteuerung des Schaltelementes beim Ü­ ber- oder Unterschreiten des Spannungs-Schwellenwertes zu verändern.Similarly, there is also the possibility that during of a switching operation at the output of the switching element de voltage with at least one voltage threshold compare and control the switching element at Ü Exceeding or falling below the voltage threshold change.

Andere Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprü­ chen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfin­ dung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:Other developments of the invention are in the dependent claims Chen are marked below or together with the Description of the preferred embodiment of the invention tion explained in more detail with reference to the figures. Show it:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ansteue­ rung eines Schaltelements für einen Elektromo­ tor, Fig. 1 shows an inventive device for dently tion of a switching element for a Elektromo gate,

Fig. 2 ein Zeitdiagramm zur Verdeutlichung des zeitli­ chen Verlaufs von Gate-Strom, Drain-Strom und Drain-Spannung bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung, Fig. 2 is a timing diagram to illustrate the zeitli chen course of gate current, drain current and drain voltage in the illustrated in FIG. 1 arrangement,

Fig. 3a-3c das erfindungsgemäße Ansteuerverfahren in Form eine Flussdiagramms, wobei Fig. 3a die Vorein­ stellungen zeigt, wohingegen Fig. 3b einen Ein­ schaltvorgang und Fig. 3c einen Ausschaltvor­ gang wiedergibt. FIGS. 3a-3c, the driving method according to the invention in the form of a flow chart, wherein the positions 3a shows Preset Fig., A switching process A whereas Fig. 3b and reproduces a gear Ausschaltvor Fig. 3c.

Die in Fig. 1 in Form eines schematischen Blockschaltbildes dargestellte Anordnung dient zum Ansteuern eines Elektromo­ tors 1, wobei der Elektromotor 1 mit beliebiger Polarität an­ gesteuert werden kann, um einen Betrieb in beiden Drehrich­ tungen zu ermöglichen. The arrangement shown in Fig. 1 in the form of a schematic block diagram is used to control an Elektromo gate 1 , wherein the electric motor 1 can be controlled with any polarity to allow operation in both directions of rotation.

Im folgenden wird zunächst der strukturelle Aufbau der Schal­ tung beschrieben, um anschließend die Funktionsweise der Schaltung anhand des in Fig. 2 dargestellten Zeitdiagramms und des in den Fig. 3a bis 3b wiedergegebenen Flussdia­ gramms zu erläutern.In the following, the structural design of the circuit is first described, in order to subsequently explain the mode of operation of the circuit using the time diagram shown in FIG. 2 and the flow diagram shown in FIGS . 3a to 3b.

Der Elektromotor 1 weist zwei Anschlüsse auf, wobei der erste Anschluss des Elektromotors 1 über einen Transistor T1 in Form eines MOSFET-Transistors mit einer Batterie UBAT verbun­ den ist, während der zweite Anschluss des Elektromotors 1 ü­ ber einen Transistor T4 an Masse GND angeschlossen ist. Bei einem Durchschalten der Transistoren T1 und T4 wird der E­ lektromotor 1 also mit Spannung beaufschlagt und dreht sich somit in einer vorgegebenen ersten Drehrichtung.The electric motor 1 has two connections, the first connection of the electric motor 1 being connected to a battery U BAT via a transistor T1 in the form of a MOSFET transistor, while the second connection of the electric motor 1 is connected to ground GND via a transistor T4 is. When the transistors T1 and T4 are switched on, the electric motor 1 is thus supplied with voltage and thus rotates in a predetermined first direction of rotation.

Darüber hinaus ist der erste Anschluss des Elektromotors 1 ü­ ber einen Transistor T3 mit Masse GND verbunden, während der zweite Anschluss des Elektromotors 1 über einen Transistor T2 mit der Batterie UBAT verbunden ist. Bei einem Durchschalten der Transistoren T2 und T3 wird der Elektromotor 1 also mit einer umgekehrten gepolten Spannung beaufschlagt und dreht sich deshalb in einer vorgegebenen zweiten Drehrichtung.In addition, the first connection of the electric motor 1 is connected to ground GND via a transistor T3, while the second connection of the electric motor 1 is connected to the battery U BAT via a transistor T2. When the transistors T2 and T3 are switched on, the reverse polarity of the voltage is applied to the electric motor 1 and therefore rotates in a predetermined second direction of rotation.

Die Ansteuerung der Transistoren T3 und T4 kann in herkömmli­ cher Weise erfolgen und spielt für die Erfindung keine weite­ re Rolle. Es ist jedoch auch möglich, die Transistoren T3 und T4 ebenfalls in der erfindungsgemäßen Weise anzusteuern.The control of the transistors T3 and T4 can in conventional cher way take place and plays no wide for the invention re role. However, it is also possible to use the transistors T3 and Control T4 also in the manner according to the invention.

Es wird darauf hingewiesen, dass die in Fig. 1 dargestellte Schaltung spiegelbildlich aufgebaut ist, wobei die Schal­ tungsanordnung zur Ansteuerung des Transistors T1 nahezu i­ dentisch mit der Schaltungsanordnung zur Ansteuerung des Transistors T2 ist. Im folgenden wird deshalb zur Vereinfa­ chung nur der Teil der in Fig. 1 dargestellten Schaltung be­ schrieben, der zur Ansteuerung des Transistors T1 dient, wo­ bei für den zur Ansteuerung des Transistors T2 dienenden Teil der Schaltung jeweils dieselben Bezugszeichen verwendet wer­ den.It is pointed out that the circuit shown in FIG. 1 is constructed in mirror image, the circuit arrangement for controlling the transistor T1 being almost identical to the circuit arrangement for controlling the transistor T2. In the following, therefore, for simplification, only the part of the circuit shown in FIG. 1 will be written, which is used to drive the transistor T1, where the same reference numerals are used for the part of the circuit used to drive the transistor T2.

Der Unterschied zwischen der zur Ansteuerung des Transistors T1 verwendeten Schaltungsanordnung und der zur Ansteuerung des Transistors T2 verwendeten Schaltungsanordnung besteht lediglich darin, dass die für die Ansteuerung des Transistors T2 verwendete Schaltungsanordnung in PMOS-Technik realisiert ist, wohingegen die Schaltungsanordnung zur Ansteuerung des Transistors T1 in NMOS-Technik realisiert ist, so dass zu­ sätzlich eine Ladungspumpe 2 erforderlich ist.The only difference between the circuit arrangement used to control transistor T1 and the circuit arrangement used to control transistor T2 is that the circuit arrangement used to control transistor T2 is implemented using PMOS technology, whereas the circuit arrangement used to control transistor T1 in NMOS technology is implemented, so that a charge pump 2 is additionally required.

Der Gate-Eingang des Transistors T1 ist über eine steuerbare Stromsenke 3 mit Masse verbunden, wobei die Stromsenke 3 wäh­ rend eines Ausschaltvorgangs des Transistors T1 einen Strom zieht, der von einer Steuereinheit 4 vorgegeben wird, wie noch detailliert beschrieben wird.The gate input of the transistor T1 is connected to ground via a controllable current sink 3 , the current sink 3 drawing a current during a switch-off operation of the transistor T1, which current is specified by a control unit 4 , as will be described in detail below.

Weiterhin ist der Gate-Eingang des Transistors T1 mit einer steuerbaren Stromquelle 5 verbunden, die während eines Ein­ schaltvorgangs einen Gate-Strom treibt, der durch die Steuer­ einheit 4 vorgegeben wird, wie ebenfalls noch detailliert zu beschreiben ist.Furthermore, the gate input of the transistor T1 is connected to a controllable current source 5 , which drives a gate current during a switch-on operation, which is predetermined by the control unit 4 , as is also to be described in detail.

Die steuerbare Stromquelle 5 ist mit einer Spannungsversor­ gungseinheit 6 verbunden, die wiederum an Masse GND ange­ schlossen ist.The controllable current source 5 is connected to a voltage supply unit 6 , which in turn is connected to ground GND.

Die Steuerung des Einschaltvorgangs bzw. des Ausschaltvor­ gangs des Transistors T1 erfolgt durch eine Logikeinheit 7, wobei von der Steuereinheit jedoch der aktuelle Fortschritt des Schaltvorgangs berücksichtigt wird.The control of the switch-on process or the switch-off process of the transistor T1 is carried out by a logic unit 7 , but the control unit takes into account the current progress of the switching process.

Zur Ermittlung des aktuellen Fortschritts des Schaltvorgangs ist zum einen ein Stromsensor 8 vorgesehen, der nur schema­ tisch dargestellt ist und den durch den Transistor T1 flie­ ßenden elektrischen Strom IDRAIN misst. To determine the current progress of the switching process, a current sensor 8 is provided, which is only shown schematically and measures the electrical current I DRAIN flowing through the transistor T1.

Ausgangsseitig ist der Stromsensor 8 mit einer Vergleicher­ einheit 9 verbunden, die jeweils während eines Schaltvor­ gangs den durch den Transistor T1 fließenden Strom IDRAIN mit einem vorgegebenen Strom-Grenzwert ITH vergleicht, um den ak­ tuellen Fortschritt des Schaltvorgangs zu ermitteln. Die Vergleichereinheit 9 gibt deshalb ein Zustandssignal an die Steuereinheit 4, das angibt, ob der durch den Transistor T1 fließende Strom oberhalb oder unterhalb des Strom-Grenzwertes ITH liegt.On the output side, the current sensor 8 is connected to a comparator unit 9 , which in each case compares the current I DRAIN flowing through the transistor T1 with a predetermined current limit value I TH during a switching operation in order to determine the current progress of the switching operation. The comparator unit 9 therefore sends a status signal to the control unit 4 , which indicates whether the current flowing through the transistor T1 is above or below the current limit value I TH .

Zur Ermittlung des aktuellen Fortschritts des Schaltvorgangs ist weiterhin ein Spannungssensor 10 vorgesehen, der die Source-Spannung am Ausgang des Transistors T1, d. h. zwischen dem Transistor T1 und dem Elektromotor 1, misst.To determine the current progress of the switching process, a voltage sensor 10 is also provided, which measures the source voltage at the output of the transistor T1, ie between the transistor T1 and the electric motor 1 .

Ausgangsseitig ist der Spannungssensor 10 mit einer Verglei­ chereinheit 11 verbunden, die die gemessene Source-Spannung des Transistors T1 mit zwei vorgegebenen Spannungs- Grenzwerten UTE1 und UTH2 vergleicht. Ausgangsseitig gibt die Vergleichereinheit 11 ein Zustandssignal an die Steuereinheit 4 weiter, das angibt, ob die Source-Spannung des Transistors über oder unter den beiden Spannungs-Grenzwerten UTH1 und UTH2 liegt.On the output side, the voltage sensor 10 is connected to a comparator unit 11 , which compares the measured source voltage of the transistor T1 with two predetermined voltage limit values U TE1 and U TH2 . On the output side, the comparator unit 11 transmits a status signal to the control unit 4 , which indicates whether the source voltage of the transistor is above or below the two voltage limit values U TH1 and U TH2 .

In Abhängigkeit von den durch die Vergleichereinheiten 9 und 11 erzeugten Zustandssignalen und in Abhängigkeit von der Lo­ gikeinheit 7 steuert die Steuereinheit 4 dann die steuerbare Stromquelle 5 bzw. die steuerbare Stromsenke 3 so an, dass sich der gewünschte Gate-Strom für den Transistor T1 ein­ stellt.Depending on the state signals generated by the comparator units 9 and 11 and in dependence on the logic unit 7 , the control unit 4 then controls the controllable current source 5 or the controllable current sink 3 such that the desired gate current for the transistor T1 is activated provides.

Im folgenden wird nun unter Bezugnahme auf das in Fig. 2 dargestellte Zeitdiagramm und das in den Fig. 3a bis 3b dargestellte Flussdiagramm die Funktionsweise der erfindungs­ gemäßen Schaltung geschrieben. The mode of operation of the circuit according to the invention will now be described with reference to the time diagram shown in FIG. 2 and the flow diagram shown in FIGS . 3a to 3b.

So zeigt das Zeitdiagramm in Fig. 2 einen Ein- und Aus­ schaltvorgang des Transistors T1. Die Schaltzeiten des Tran­ sistors sind klein gegenüber der Zeitkonstante der Last. Zwi­ schen den Zeitpunkten t1 und t5 zeigt das Diagramm einen Ein­ schaltvorgang des Transistors T1 und zwischen den Zeitpunkten t6 und t10 einen Ausschaltvorgang des Transistors T1, während der Transistor T4 statisch eingeschaltet ist. Zwischen den Zeitpunkten t5 und t6 ist der Transistor T1 dagegen durchge­ schaltet, während der Transistor T1 ab dem Zeitpunkt t10 ge­ sperrt ist.Thus, the timing diagram in Fig. 2 shows an on and off switching operation of the transistor T1. The switching times of the transistor are small compared to the time constant of the load. Between the times t 1 and t 5 , the diagram shows a switch-on process of the transistor T1 and between the times t 6 and t 10 a switch-off process of the transistor T1, while the transistor T4 is switched on statically. In contrast, between times t 5 and t 6 , transistor T1 is switched through, while transistor T1 is blocked from time t 10 .

In Fig. 2 ist oben der zeitliche Verlauf des Gate-Stroms des Transistors T1 dargestellt, wobei erkennbar ist, dass sich jeder Schaltvorgang in vier Phasen mit unterschiedlichen Gate-Strömen aufteilt.In FIG. 2, the time characteristic is the top of the gate current of the transistor T1 shown, wherein it can be seen that each switching operation in four phases with different gate currents splits.

Im folgenden werden zunächst die einzelne Phasen während ei­ nes Einschaltvorgangs zwischen den Zeitpunkten t1 und t5 be­ schrieben. In der ersten Phase des Einschaltvorgangs zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 nimmt der Gate-Strom zunächst einen relativ großen Wert TS1 an, um eine möglichst schnelle Schaltgeschwindigkeit zu erreichen. In der zweiten Phase des Einschaltvorganges zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 nimmt der Gate-Strom dann auf einen relativ kleinen Wert IA ab, um die Änderungsrate (Slew-Rate) des Ausgangsstroms zu begren­ zen. In der dritten Phase des Einschaltvorgangs zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 nimmt der Gate-Strom dann wieder auf einen etwas größeren Wert IB zu, wobei der Wert IB die Ände­ rungsrate (Slew-Rate) der Ausgangsspannung bestimmt. Schließ­ lich nimmt der Gate-Strom für den Transistor T1 in der vier­ ten Phase des Einschaltvorgangs zwischen den Zeitpunkten t4 und t5 auf einen relativ großen Wert ICP1 zu, wobei dieser Stromwert ICP1 hinreichend groß ist, um den Transistor voll­ ständig aufzusteuern und dadurch nach Beendigung des Schalt­ vorgangs einen möglichst geringen Durchgangswiderstand zu er­ reichen. In the following, the individual phases are first described during a switch-on process between times t 1 and t 5 . In the first phase of the switch-on process between times t 1 and t 2 , the gate current initially assumes a relatively large value T S1 in order to achieve the fastest possible switching speed. In the second phase of the switch-on process between times t 2 and t 3 , the gate current then decreases to a relatively small value I A in order to limit the rate of change (slew rate) of the output current. In the third phase of the switch-on process between the times t 3 and t 4 , the gate current then increases again to a somewhat larger value I B , the value I B determining the rate of change (slew rate) of the output voltage. Finally, the gate current for transistor T1 increases in the fourth phase of the switch-on process between times t 4 and t 5 to a relatively large value I CP1 , this current value I CP1 being sufficiently large to fully open the transistor and thereby to achieve the lowest possible contact resistance after completing the switching process.

Im folgenden werden nun die einzelnen Phasen des Ausschalt­ vorgangs des Transistors T1 zwischen den Zeitpunkten t6 und t10 beschrieben, wobei sich die folgenden Angaben jeweils auf eine umgekehrte Polarität des Gate-Stroms beziehen. In der ersten Phase des Ausschaltvorgangs zwischen den Zeitpunkten t6 und t7, nimmt der Gate-Strom zunächst einen relativ großen Wert IS2 an, um eine möglichst große Schaltgeschwindigkeit zu erreichen. In der zweiten Phase des Ausschaltvorgangs zwi­ schen den Zeitpunkten t7 und t8 sinkt der Gate-Strom dann auf einen kleineren Wert IB ab, wobei dieser Wert die Änderungs­ werte (Slew-Rate) der Ausgangsspannung des Transistors T1 be­ stimmt. In der dritten Phase des Ausschaltvorgangs zwischen den Zeitpunkten t8 und t9 sinkt der Gate-Strom dann auf einen noch kleineren Wert IA ab, wobei dieser Wert IA die Ände­ rungsrate (Slew-Rate) des Drain-Stroms des Transistors T1 be­ stimmt. In der vierten Phase des Ausschaltvorgangs zwischen den Zeitpunkten t9 und t10 nimmt der Gate-Strom des Transis­ tors T1 dann schließlich wieder einen relativ großen Wert ICP2 an, um den Transistor T1 möglichst vollständig zuzusteuern und dadurch nach dem Ende des Ausschaltvorgangs einen mög­ lichst großen Sperrwiderstand zu erreichen.The individual phases of the switch-off process of the transistor T1 between the times t 6 and t 10 will now be described, the following details relating in each case to an inverse polarity of the gate current. In the first phase of the switch-off process between times t 6 and t 7 , the gate current initially assumes a relatively large value I S2 in order to achieve the highest possible switching speed. In the second phase of the switch-off between the times t 7 and t 8 , the gate current then drops to a smaller value I B , this value determining the change values (slew rate) of the output voltage of the transistor T1. In the third phase of the switch-off process between the times t 8 and t 9 , the gate current then drops to an even smaller value I A , this value I A being the rate of change (slew rate) of the drain current of the transistor T1 Right. In the fourth phase of the switch-off process between the times t 9 and t 10 , the gate current of the transistor T1 then finally assumes a relatively large value I CP2 in order to control the transistor T1 as completely as possible and thereby do one after the end of the switch-off process to achieve the greatest possible blocking resistance.

Im folgenden wird nun beschrieben, wie während des Einschalt­ vorgangs der Wechsel zwischen den einzelnen Phasen des Ein­ schaltvorgangs erfolgt, wobei auf den in Fig. 2 mittig dar­ gestellten zeitlichen Verlauf des Drain-Stroms und den in Fig. 2 unten dargestellten Verlauf der Source-Spannung des Transistors T1 Bezug genommen wird.In the following will now be described, the change between the individual phases of A as operation switching operation is carried out during the power, wherein the center in Fig. 2. detected time curve of the drain current and the curve shown in Fig. 2 below the source Voltage of transistor T1 is referenced.

So erfolgt der Wechsel von der ersten Phase des Einschaltvor­ gangs zu der zweiten Phase des Einschaltvorgangs dann, wenn der Drain-Strom IDRAIN den vorgegebenen Strom-Grenzwert ITH ü­ berschreitet, was in dem dargestellten Beispiel zum Zeitpunkt t2 der Fall ist. Der Wechsel von der zweiten Phase des Ein­ schaltvorganges zu der dritten Phase des Einschaltvorganges erfolgt dagegen dann, wenn die Source-Spannung des Transis­ tors T1 den vorgegebenen ersten Spannungs-Grenzwert UTH1 über­ schreitet, was hier zum Zeitpunkt t3 der Fall ist. Schließ­ lich erfolgt der Wechsel von der dritten zur vierten Phase des Einschaltvorganges dann, wenn die Source-Spannung USOURCE des Transistors T1 den vorgegebenen zweiten Spannungs- Grenzwert UTH2 überschreitet.The change from the first phase of the switch-on process to the second phase of the switch-on process takes place when the drain current I DRAIN exceeds the predetermined current limit value I TH , which is the case in the example shown at time t 2 . The change from the second phase of the switch-on process to the third phase of the switch-on process takes place, on the other hand, when the source voltage of the transistor T1 exceeds the predetermined first voltage limit value U TH1 , which is the case here at time t 3 . Finally, the change from the third to the fourth phase of the switch-on process takes place when the source voltage U SOURCE of the transistor T1 exceeds the predetermined second voltage limit value U TH2 .

Im folgenden wird nun der Wechsel zwischen den einzelnen Pha­ sen des Ausschaltvorganges des Transistors T1 beschrieben. So erfolgt der Wechsel von der ersten Phase zur zweiten Phase des Einschaltvorganges dann, wenn die Source-Spannung des Transistors T1 den vorgegebenen zweiten Spannungs-Grenzwert UTH2 unterschreitet, was hier zum Zeitpunkt t7 der Fall ist. Der Wechsel von der zweiten Phase zur dritten Phase des Aus­ schaltvorgangs erfolgt dagegen dann, wenn die Source-Spannung USOURCE den ersten Spannungs-Grenzwert UTH1 unterschreitet, was zum Zeitpunkt t8 der Fall ist. Schließlich erfolgt der Wech­ sel von der dritten zur vierten Phase des Ausschaltvorganges hier zum Zeitpunkt t9, wenn der Drain-Strom IDRAIN den vorgege­ benen Strom-Grenzwert ITH unterschreitet.In the following, the change between the individual phases of the switching off of the transistor T1 will now be described. The change from the first phase to the second phase of the switch-on process takes place when the source voltage of the transistor T1 falls below the predetermined second voltage limit value U TH2 , which is the case here at the time t 7 . The change from the second phase to the third phase of the switch-off operation takes place, however, when the source voltage U SOURCE falls below the first voltage limit value U TH1 , which is the case at time t 8 . Finally, the change takes place from the third to the fourth phase of the switch-off process here at time t 9 when the drain current I DRAIN falls below the predetermined current limit value I TH .

Im folgenden wird nun unter Bezugnahme auf das in den Fig. 3a bis 3c dargestellte Flussdiagramm das Betriebsverfahren der in Fig. 1 dargestellten Schaltung erläutert.The operating method of the circuit shown in FIG. 1 will now be explained with reference to the flowchart shown in FIGS . 3a to 3c.

Zu Beginn erfolgt zunächst ein Einstellungsvorgang, der in Fig. 3a dargestellt ist, wobei im Rahmen des Einstellungs­ vorgangs die Werte des Gate-Stroms in den einzelnen Phasen des Ein- bzw. Ausschaltvorgangs bestimmt werden.At the beginning there is first a setting process, which is shown in FIG. 3a, the values of the gate current being determined in the individual phases of the switching on and off process as part of the setting process.

So erfolgt in den beiden ersten Schritten des Einstellungs­ vorgangs zunächst die Bestimmung des Gate-Stroms IS1 für die erste Phase des Einschaltvorgangs, wobei dieser Stromwert die Einschaltdauer beeinflusst und deshalb in Abhängigkeit von der gewünschten Einschaltdauer TON bestimmt wird.Thus, in the first two steps of the setting process, the gate current I S1 is first determined for the first phase of the switch-on process, this current value influencing the switch-on duration and therefore being determined as a function of the desired switch-on duration T ON .

In den nächsten beiden Schritten des Einstellungsvorgangs wird dann der Gate-Strom IS2 für die erste Phase des Aus­ schaltvorgangs bestimmt, wobei dieser Stromwert die Aus­ schaltdauer beeinflusst und deshalb in Abhängigkeit von der gewünschten Ausschaltdauer TOFF festgelegt wird.In the next two steps of the setting process, the gate current I S2 is then determined for the first phase of the switch-off process, this current value influencing the switch-off duration and therefore being determined as a function of the desired switch-off duration T OFF .

Anschließend wird dann in den beiden nächsten Schritten der Gate-Strom IA für die zweite Phase des Einschaltvorgangs und die dritte Phase des Ausschaltvorgangs bestimmt, wobei dieser Stromwert IA die Änderungsrate (Slew-Rate) für die Source- Spannung des Transistors T1 beeinflusst und deshalb in Abhän­ gigkeit von der maximal zulässigen Änderungsrate SRU für die Source-Spannung bestimmt wird.Then, in the next two steps, the gate current I A is determined for the second phase of the switch-on process and the third phase of the switch-off process, this current value I A influencing the rate of change (slew rate) for the source voltage of the transistor T1 and is therefore determined as a function of the maximum permissible rate of change SRU for the source voltage.

Daraufhin wird dann in den nächsten beiden Schritten der Gate-Strom IB für die dritte Phase des Einschaltvorgangs und die zweite Phase des Ausschaltvorgangs bestimmt, wobei dieser Stromwert IB die Änderungsrate (Slew-Rate) der Source- Spannung beeinflusst und deshalb in Abhängigkeit von der ma­ ximal zulässigen Änderungsrate SRU der Source-Spannung be­ stimmt wird.The gate current I B for the third phase of the switch-on process and the second phase of the switch-off process is then determined in the next two steps, this current value I B influencing the rate of change (slew rate) of the source voltage and therefore as a function of the maximum permissible rate of change SRU of the source voltage is determined.

Ferner wird noch der Gate-Strom ICP1 für die vierte Phase des Einschaltvorgangs festgelegt, wobei dieser Wert den Durch­ gangswiderstand des Transistors T1 nach Beendigung des Ein­ schaltvorgangs beeinflusst und deshalb in Abhängigkeit von dem gewünschten Durchgangswiderstand RD festgelegt wird.Furthermore, the gate current I CP1 is determined for the fourth phase of the switch-on process, this value influencing the volume resistance of the transistor T1 after the switch-on process has ended and is therefore determined as a function of the desired volume resistance R D.

Schließlich wird noch der Gate-Strom ICP2 für die vierte Phase des Ausschaltvorgangs bestimmt, wobei dieser Wert den Sperr­ widerstand RS des Transistors T1 nach Beendigung des Aus­ schaltvorgangs beeinflusst und deshalb in Abhängigkeit von dem gewünschten Sperrwiderstand festgelegt wird.Finally, the gate current I CP2 is determined for the fourth phase of the switch-off process, this value influencing the blocking resistance R S of the transistor T1 after the switch-off process has ended and is therefore determined as a function of the desired blocking resistor.

Im folgenden wird nun das Flussdiagramm in Fig. 3b erläu­ tert, das einen Einschaltvorgang des Transistors T1 zeigt. So wird der Gate-Strom IS1 solange beibehalten, bis der gemesse­ ne Drain-Strom IDRAIN des Transistors T1 den vorgegebenen Strom-Grenzwert ITH überschreitet, woraufhin dann der Gate- Strom IA für die zweite Phase des Einschaltvorgangs einge­ stellt wird.The flowchart in FIG. 3b, which shows a switching-on process of the transistor T1, is now explained below. So the gate current I S1 is maintained until the measured drain current I DRAIN of the transistor T1 exceeds the predetermined current limit value I TH , whereupon the gate current I A is then set for the second phase of the switch-on process.

Anschließend wird dieser Gate-Strom IA solange beibehalten, bis die Source-Spannung USOURCE des Transistors T1 den vorgege­ benen ersten Spannungs-Grenzwert UTH1 überschreitet, woraufhin dann der Gate-Strom IB für die dritte Phase des Einschaltvor­ gangs eingestellt wird.This gate current I A is then maintained until the source voltage U SOURCE of the transistor T1 exceeds the predetermined first voltage limit value U TH1 , whereupon the gate current I B is then set for the third phase of the switch-on operation.

Anschließend wird dieser Wert IB dann solange beibehalten, bis die Source-Spannung USOURCE auch den zweiten vorgegebenen Spannungs-Grenzwert UTH2 überschreitet, woraufhin dann der Gate-Strom ICP1 für die vierte Phase des Einschaltvorgangs eingestellt wird.This value I B is then maintained until the source voltage U SOURCE also exceeds the second predetermined voltage limit value U TH2 , whereupon the gate current I CP1 is then set for the fourth phase of the switch-on process.

Im folgenden wird nun das in Fig. 3c dargestellte Flussdia­ gramm erläutert, das einen Ausschaltvorgang des Transistors T1 wiedergibt.In the following, the flow diagram shown in Fig. 3c will now be explained, which represents a switching off of the transistor T1.

So wird zunächst in der ersten Phase des Ausschaltvorgangs der Gate-Strom IS2 eingestellt, wobei dieser Stromwert solan­ ge beibehalten wird, bis die Source-Spannung USOURCE den zwei­ ten Spannungs-Grenzwert UTH2 wieder unterschreitet, woraufhin dann der Stromwert IB für die zweite Phase des Ausschaltvor­ ganges eingestellt wird.Thus, the gate current I S2 is initially set in the first phase of the switch-off process, this current value being maintained until the source voltage U SOURCE falls below the second voltage limit value U TH2 again, whereupon the current value I B for the second phase of the switch-off process is set.

Dieser Stromwert IB wird dann in der zweiten Phase des Aus­ schaltvorganges zwischen den Zeitpunkten t7 und t8 solange beibehalten, bis die Source-Spannung USOURCE auch den vorgege­ benen ersten Spannungs-Grenzwert UTH1 unterschreitet, worauf­ hin dann der Gate-Strom auf den vorgegebenen Stromwert IA für die dritte Phase des Ausschaltvorgangs eingestellt wird.This current value I B is then maintained in the second phase of the switching-off process between times t 7 and t 8 until the source voltage U SOURCE also falls below the pregiven first voltage limit value U TH1 , whereupon the gate current is set to the predetermined current value I A for the third phase of the switch-off process.

Dieser Wert IA für den Gate-Strom wird solange beibehalten, bis der Drain-Strom IDRAIN des Transistors T1 den vorgegebenen Strom-Grenzwert ITH unterschreitet, woraufhin dann der Gate- Strom auf den Stromwert ICP2 eingestellt wird, um den Transis­ tor T1 möglichst vollständig zuzusteuern.This value I A for the gate current is maintained until the drain current I DRAIN of the transistor T1 falls below the predetermined current limit value I TH , whereupon the gate current is then set to the current value I CP2 by the transistor To control T1 as completely as possible.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene be­ vorzugte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen denkbar, die eben­ falls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen.The invention is not to be described above preferred embodiment limited. Rather is one Numerous variations and modifications conceivable, the just if make use of the inventive idea and therefore fall within the protection area.

Claims (22)

1. Vorrichtung zur Ansteuerung eines Steuereingangs eines steuerbaren Schaltelements, mit
einer ausgangsseitig mit dem Steuereingang des Schaltelements (T1, T2) verbundenen Signalquelle (3, 5) zur Erzeugung eines Steuersignals (IGATE), das den Schaltzustand des Schaltele­ ments (T1, T2) bestimmt,
einem ersten Messglied (8, 10) zur Erfassung eines ersten Messsignals (IDRAIN, USOURCE), das den durch das Schaltelement (T1, T2) fließenden Strom oder die Spannung am Ausgang des Schaltelements (T1, T2) wiedergibt,
einer eingangsseitig mit dem ersten Messglied (8, 10) und ausgangsseitig mit der Signalquelle (3, 5) verbundenen Steu­ erschaltung (4, 7), die das von der Signalquelle (3, 5) abge­ gebene Steuersignal (IGATE) während eines Schaltvorgangs in Abhängigkeit von dem ersten Messsignal beeinflusst,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Signalquelle (3, 5) während eines Schaltvorgangs in Abhängigkeit von dem ersten Messsignal nacheinander mindes­ tens drei verschiedene Steuersignale (IS1, IA, IB, ICP1) ab­ gibt.
1. Device for controlling a control input of a controllable switching element, with
a signal source ( 3 , 5 ) connected on the output side to the control input of the switching element (T1, T2) for generating a control signal (I GATE ) which determines the switching state of the switching element (T1, T2),
a first measuring element ( 8 , 10 ) for detecting a first measuring signal (I DRAIN , U SOURCE ), which represents the current flowing through the switching element (T1, T2) or the voltage at the output of the switching element (T1, T2),
a control circuit ( 4 , 7 ) connected on the input side to the first measuring element ( 8 , 10 ) and on the output side to the signal source ( 3 , 5 ), which outputs the control signal (I GATE ) emitted by the signal source ( 3 , 5 ) during a switching operation influenced depending on the first measurement signal,
characterized by
that the signal source ( 3 , 5 ) emits at least three different control signals (I S1 , I A , I B , I CP1 ) in succession as a function of the first measurement signal during a switching operation.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalquelle eine steuerbare Stromquelle (5) auf­ weist, die spannungsseitig mit dem Steuereingang des Schalt­ elements (T1, T2) verbunden ist, wobei der Ausgangsstrom der Stromquelle (5) von dem ersten Messsignal abhängt. 2. Device according to claim 1, characterized in that the signal source has a controllable current source ( 5 ) which is connected on the voltage side to the control input of the switching element (T1, T2), the output current of the current source ( 5 ) from the first measurement signal depends. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalquelle eine steuerbare Stromsenke (3) aufweist, die masseseitig mit dem Steuereingang des Schaltelements (T1, T2) verbunden ist, wobei der Eingangsstrom der Stromsenke von dem ersten Messsignal abhängt.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the signal source has a controllable current sink ( 3 ) which is connected on the ground side to the control input of the switching element (T1, T2), the input current of the current sink depending on the first measurement signal. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangsstrom der Stromquelle und/oder der Eingangs­ strom der Stromsenke während eines Schaltvorgangs in Abhän­ gigkeit von dem ersten Messsignal nacheinander mindestens drei diskrete Stromwerte (IS1, IA, IB, ICP1) annimmt.4. The device according to claim 2 or 3, characterized in that the output current of the current source and / or the input current of the current sink during a switching process in dependence on the first measurement signal successively at least three discrete current values (I S1 , I A , I B , I CP1 ) assumes. 5. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (4, 7) eingangsseitig zusätzlich mit einem zweiten Messglied (8, 10) verbunden ist, das ein zwei­ tes Messsignal erzeugt, wobei die Steuerschaltung (4, 7) das von der Signalquelle (3, 5) abgegebene Steuersignal (IGATE) während eines Schaltvorgangs in Abhängigkeit von dem ersten Messsignal und dem zweiten Messsignal beeinflusst.5. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the control circuit ( 4 , 7 ) on the input side is additionally connected to a second measuring element ( 8 , 10 ) which generates a second measurement signal, the control circuit ( 4 , 7 ) influences the control signal (I GATE ) emitted by the signal source ( 3 , 5 ) during a switching operation as a function of the first measurement signal and the second measurement signal. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
dass das erste Messglied ein Stromsensor (8) ist, der als das erste Messsignal den durch das Schaltelement fließenden Strom misst, und
dass das zweite Messglied ein Spannungssensor (10) ist, der als das zweite Messsignal die Spannung am Ausgang des Schalt­ elements (T1, T2) misst.
6. The device according to claim 5, characterized in
that the first measuring element is a current sensor ( 8 ), which measures the current flowing through the switching element as the first measuring signal, and
that the second measuring element is a voltage sensor ( 10 ) which, as the second measuring signal, measures the voltage at the output of the switching element (T1, T2).
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
dass der Stromsensor (8) ausgangsseitig mit einer ersten Vergleichereinheit (9) verbunden ist, die den durch das Schaltelement fließenden Strom (IDRAIN) mit einem vorgegebenen Strom-Grenzwert (ITH) vergleicht,
wobei sich das Steuersignal (IGATE) bei einem Einschaltvorgang von einem betragsmäßig größeren ersten Stromwert (IS1) auf einen betragsmäßig kleineren zweiten Stromwert (IA) ändert, wenn der durch das Schaltelement fließende Strom (IDRAIN) den Strom-Grenzwert (ITH) überschreitet.
7. The device according to claim 6, characterized in that
that the current sensor ( 8 ) is connected on the output side to a first comparator unit ( 9 ) which compares the current (I DRAIN ) flowing through the switching element with a predetermined current limit value (I TH ),
wherein the control signal (I GATE ) changes during a switch-on process from a larger first current value (I S1 ) to a smaller second current value (I A ) when the current flowing through the switching element (I DRAIN ) exceeds the current limit value (I TH ).
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,
dass der Spannungssensor (10) ausgangsseitig mit einer zwei­ ten Vergleichereinheit (11) verbunden ist, die die Spannung (UDRAIN, USOURCE) am Ausgang des Schaltelements (T1, T2) mit mindestens einem vorgegebenen ersten Spannungs-Grenzwert (UTH1, UTH2) vergleicht,
wobei sich das Steuersignal (IGATE) von dem zweiten Stromwert (IA, IB) auf einen dritten Stromwert (IB, IA) ändert, wenn die am Ausgang des Schaltelements (T1, T2) anliegende Spannung den ersten Spannungs-Grenzwert (UTH1) bei einem Einschaltvor­ gang überschreitet oder bei einem Ausschaltvorgang unter­ schreitet.
8. The device according to claim 6 or 7, characterized in
that the voltage sensor ( 10 ) is connected on the output side to a second comparator unit ( 11 ) which detects the voltage (U DRAIN , U SOURCE ) at the output of the switching element (T1, T2) with at least one predetermined first voltage limit value (U TH1 , U TH2 ) compares
wherein the control signal (I GATE ) changes from the second current value (I A , I B ) to a third current value (I B , I A ) when the voltage present at the output of the switching element (T1, T2) exceeds the first voltage limit value (U TH1 ) exceeds when switching on or falls below when switching off.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Stromwert (IA) betragsmäßig kleiner ist als der dritte Stromwert (IB).9. The device according to claim 8, characterized in that the second current value (I A ) is smaller in amount than the third current value (I B ). 10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet,
dass die zweite Vergleichereinheit (11) die Spannung am Aus­ gang des Schaltelements (T1, T2) mit einem vorgegebenen zwei­ ten Spannungsgrenzwert (UTH2) vergleicht,
wobei sich das Steuersignal bei einem Einschaltvorgang von dem dritten Stromwert (IB) auf einen vierten Stromwert (ICP1) ändert, wenn die gemessene Spannung am Ausgang des Schaltele­ ments (T1, T2) den zweiten Spannungs-Grenzwert (UTH2) über­ schreitet.
10. The device according to claim 8 or 9, characterized in that
that the second comparator unit ( 11 ) compares the voltage at the output of the switching element (T1, T2) with a predetermined second voltage limit value (U TH2 ),
the control signal changes during a switch-on process from the third current value (I B ) to a fourth current value (I CP1 ) when the measured voltage at the output of the switching element (T1, T2) exceeds the second voltage limit value (U TH2 ) ,
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Steuersignal (IGATE) bei einem Ausschaltvorgang von dem ersten Stromwert (IS2) auf den dritten Stromwert (IB) ändert, wenn die gemessene Spannung am Ausgang des Schaltele­ ments (T1, T2) den zweiten Spannungs-Grenzwert (UTH2) unter­ schreitet.11. The device according to one of claims 8 to 10, characterized in that the control signal (I GATE ) changes during a switch-off process from the first current value (I S2 ) to the third current value (I B ) when the measured voltage at the output of Schaltele elements (T1, T2) falls below the second voltage limit (U TH2 ). 12. Verfahren zum Ansteuern eines steuerbaren Schaltelements (T1, T2), mit den folgenden Schritten:
  • - Ansteuerung des Schaltelements (T1, T2) mit einem vorgege­ benen Steuersignal (IGATE) zur Veränderung des Schaltzu­ stands des Schaltelements (T1, T2),
  • - Erfassung eines ersten Messsignals (IDRAIN, USOURCE) während des Schaltvorgangs, wobei das erste Messsignal den durch das Schaltelement fließenden Strom oder die Spannung am Ausgang des Schaltelements (T1, T2) wiedergibt,
  • - Änderung des Steuersignals während des Schaltvorgangs in Abhängigkeit von dem ersten Messsignal,
dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal (IGATE) während eines Schaltvorgangs in Abhängigkeit von dem ersten Messsignal nacheinander mindes­ tens drei verschiedene Werte (IS1, IA, IB, ICP1) annimmt.
12. Method for driving a controllable switching element (T1, T2), with the following steps:
  • - Control of the switching element (T1, T2) with a pregiven control signal (I GATE ) to change the switching state of the switching element (T1, T2),
  • - Detection of a first measurement signal (I DRAIN , U SOURCE ) during the switching process, the first measurement signal representing the current flowing through the switching element or the voltage at the output of the switching element (T1, T2),
  • Change of the control signal during the switching process as a function of the first measurement signal,
characterized in that the control signal (I GATE ) assumes at least three different values (I S1 , I A , I B , I CP1 ) in succession as a function of the first measurement signal during a switching operation.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
dass während des Schaltvorgangs zusätzlich zu dem ersten Messsignal (IDRAIN) ein zweites Messsignal (USOURCE) erfasst wird,
wobei das erste Messsignal den durch das Schaltelement flie­ ßenden Strom und das zweite Messsignal die Spannung am Aus­ gang des Schaltelements (T1, T2) wiedergibt.
13. The method according to claim 12, characterized in that
that in addition to the first measurement signal (I DRAIN ), a second measurement signal (U SOURCE ) is recorded during the switching process,
wherein the first measurement signal represents the current flowing through the switching element and the second measurement signal represents the voltage at the output of the switching element (T1, T2).
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Messsignal während des Schaltvorgangs mit ei­ nem vorgegebenen Strom-Grenzwert (ITH) verglichen wird, wobei das Steuersignal (IGATE) beim Unter- oder Überschreiten des Strom-Grenzwerts verändert wird.14. The method according to claim 13, characterized in that the first measurement signal is compared with a predetermined current limit value (I TH ) during the switching process, the control signal (I GATE ) being changed when the current limit value is fallen short of or exceeded. 15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Messsignal (USOURCE) während des Schaltvorgangs mit mindestens einem vorgegebenen Spannungs-Grenzwert (UTH1, UTH2) verglichen wird, wobei das Steuersignal (IGATE) beim Un­ ter- oder Überschreiten des Spannungs-Grenzwerts verändert wird.15. The method according to claim 13 or 14, characterized in that the second measurement signal (U SOURCE ) is compared during the switching process with at least one predetermined voltage limit value (U TH1 , U TH2 ), the control signal (I GATE ) at the Un ter - or exceeding the voltage limit is changed. 16. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden An­ sprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn eines Ein- und/oder Ausschaltvorgangs in Ab­ hängigkeit von der gewünschten Schaltgeschwindigkeit zunächst ein erster Wert (IS1, IS2) für das Steuersignal (IGATE) vorge­ geben wird.16. The method according to at least one of the preceding claims 12 to 15, characterized in that at the beginning of a switching on and / or off depending on the desired switching speed, a first value (I S1 , I S2 ) for the control signal (I GATE ) is given. 17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
dass das Steuersignal (IGATE) bei einem Einschaltvorgang von dem ersten Wert (IS1) auf einen zweiten Wert (IA) verändert wird, wenn das erste Messsignal (IDRAIN) den vorgegebenen Strom-Grenzwert (ITH) überschreitet,
wobei der zweite Wert (IA) des Steuersignals (IGATE) in Abhän­ gigkeit von der maximal zulässigen Änderungsrate des durch das Schaltelement fließenden Stroms vorgegeben wird.
17. The method according to claim 16, characterized in that
that the control signal (I GATE ) is changed from the first value (I S1 ) to a second value (I A ) when the first measurement signal (I DRAIN ) exceeds the predetermined current limit value (I TH ),
wherein the second value (I A ) of the control signal (I GATE ) is predetermined as a function of the maximum permissible rate of change of the current flowing through the switching element.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,
dass das Steuersignal (IGATE) bei einem Einschaltvorgang von dem zweiten Wert (IA) auf einen dritten Wert (IB) verändert wird, wenn das zweite Messsignal (USOURCE) den vorgegebenen ersten Spannungs-Grenzwert (UTH1) überschreitet,
wobei der dritte Wert (IB) des Steuersignals (IGATE) in Abhän­ gigkeit von der maximal zulässigen Änderungsrate der am Aus­ gang des Schaltelements (T1, T2) anliegenden Spannung (USOURCE) vorgegeben wird.
18. The method according to claim 17, characterized in that
that the control signal (I GATE ) is changed from the second value (I A ) to a third value (I B ) when the second measurement signal (U SOURCE ) exceeds the predetermined first voltage limit value (U TH1 ),
wherein the third value (I B ) of the control signal (I GATE ) is predetermined as a function of the maximum permissible rate of change of the voltage (U SOURCE ) present at the output of the switching element (T1, T2).
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,
dass das Steuersignal (IGATE) bei einem Einschaltvorgang von dem dritten Wert (IB) auf einen vierten Wert (ICP1) verändert wird, wenn das zweite Messsignal (USOURCE) den vorgegebenen zweiten Spannungs-Grenzwert (UTH2) überschreitet,
wobei der vierte Wert (ICP1) des Steuersignals in Abhängigkeit von dem gewünschten Durchgangswiderstand des Schaltelements (T1, T2) vorgegeben wird.
19. The method according to claim 18, characterized in
that the control signal (I GATE ) is changed from the third value (I B ) to a fourth value (I CP1 ) when the second measurement signal (U SOURCE ) exceeds the predetermined second voltage limit value (U TH2 ),
wherein the fourth value (I CP1 ) of the control signal is predetermined as a function of the desired volume resistance of the switching element (T1, T2).
20. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden An­ sprüche 18 bis 19, dadurch gekennzeichnet,
dass das Steuersignal (IGATE) bei einem Ausschaltvorgang von dem ersten Wert (IS2) auf den dritten Wert (IB) verändert wird, wenn das zweite Messsignal (USOURCE) den vorgegebenen zweiten Spannungs-Grenzwert (UTH2) unterschreitet,
wobei der dritte Wert (IB) des Steuersignals in Abhängigkeit von der maximal zulässigen Änderungsrate der am Ausgang des Schaltelements (T1, T2) anliegenden Spannung vorgegeben wird.
20. The method according to at least one of the preceding claims 18 to 19, characterized in that
that the control signal (I GATE ) is changed from the first value (I S2 ) to the third value (I B ) when the second measuring signal (U SOURCE ) falls below the predetermined second voltage limit value (U TH2 ),
the third value (I B ) of the control signal being predetermined as a function of the maximum permissible rate of change of the voltage present at the output of the switching element (T1, T2).
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,
dass das Steuersignal (IGATE) bei einem Ausschaltvorgang von dem dritten Wert (IB) auf den zweiten Wert (IA) verändert wird, wenn das zweite Messsignal (USOURCE) den vorgegebenen ersten Spannungs-Grenzwert (UTH1) unterschreitet,
wobei der zweite Wert (IA) des Steuersignals (IGATE) in Abhän­ gigkeit von der maximal zulässigen Änderungsrate des durch das Schaltelement fließenden Stroms (IDRAIN) vorgegeben wird.
21. The method according to claim 20, characterized in
that the control signal (I GATE ) is changed from the third value (I B ) to the second value (I A ) when the second measuring signal (U SOURCE ) falls below the predetermined first voltage limit value (U TH1 ),
wherein the second value (I A ) of the control signal (I GATE ) is predetermined as a function of the maximum permissible rate of change of the current flowing through the switching element (I DRAIN ).
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet,
dass das Steuersignal (IGATE) bei einem Ausschaltvorgang von dem zweiten Wert (IA) auf einen fünften Wert (ICP2) verändert wird, wenn das erste Messsignal (IDRAIN) den vorgegebenen Strom-Grenzwert (ITH) unterschreitet,
wobei der fünfte Wert (ICP2) des Steuersignals (IGATE) in Ab­ hängigkeit von dem gewünschten Sperrwiderstand des Schaltele­ ments (T1, T2) vorgegeben wird.
22. The method according to claim 21, characterized in
that the control signal (I GATE ) is changed from the second value (I A ) to a fifth value (I CP2 ) when the first measuring signal (I DRAIN ) falls below the predetermined current limit value (I TH ),
wherein the fifth value (I CP2 ) of the control signal (I GATE ) is specified as a function of the desired blocking resistance of the switching element (T1, T2).
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