DE102005014167A1 - Driver protection device for preventing overload of switching mechanism e.g. MOSFET mechanism, has control unit for transferring switching mechanism into predetermined switching status, and suppression unit that cancels transfer process - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schutzschaltung zur Vermeidung einer Überlastung in einer Schaltstufe, und ein Verfahren zum Ansteuern eines Schaltmittels, wie bspw. ein MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor).The The present invention relates to a protection circuit for avoidance an overload in a switching stage, and a method for driving a switching means, such as a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor).
Leistungsschalter oder Leistungshalbleiter wie bspw. Transistoren, MOSFETs, IGBTs (Isolated Gate Bipolar Transistors) usw., werden typischerweise in Endstufen für Netzteile, Lastschaltungen oder Motorsteuerungen eingesetzt. MOS-FETs und IGBTs enthalten ein kapazitiv angesteuertes Gate, durch welches der Elektronenstrom in einem Kanal gesteuert wird. Hierbei treten lediglich geringe Speicherladungseffekte auf, so dass prinzipiell Schaltfrequenzen bis in den hohen MHz-Bereich möglich sind. Die kapazitive Ansteuerung erfordert dabei allerdings doch erhebliche Steuerströme.breakers or power semiconductors such as transistors, MOSFETs, IGBTs (Isolated Gate Bipolar Transistors), etc., are typically in power amplifiers for Power supplies, load circuits or motor controls used. MOS FETs and IGBTs included a capacitive driven gate through which the electron current is controlled in a channel. Here are only small Storage charge effects, so that in principle switching frequencies up to the high MHz range possible are. The capacitive control, however, requires it considerable control currents.
Die
in
Die
MOSFET-Schalteinrichtung
Zur
Erzeugung der überhöhten Einschaltspannung
ist eine Spannungserhöhungsschaltung
Tritt
während
des Betriebs der in
Tritt
aber ein Kurzschluss, bspw. in der Umschalteinrichtung
Mögliche Ursachen
für den
als punktierte Linie im Block
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Treiberschutzschaltung und ein Verfahren zum Ansteuern eines Schaltmittels bereitzustellen, durch die eine Überlastung durch den vorgenannten oder einen ähnlichen Betriebsfehler vermieden werden kann.It is an object of the present invention to provide a driver protection circuit and a method for driving a switching means, by which an overload by the aforementioned or a similar operating error can be avoided.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Schutzschaltung nach Anspruch 1 und durch ein Ansteuerverfahren nach Anspruch 16.These Task is solved by a protection circuit according to claim 1 and by a driving method according to claim 16.
Erfindungsgemäß wird der Schaltzustand des Schaltmittels, z.B. des MOSFETs, im Ansprechen auf einen Schaltvorgang erfasst, und der Schaltvorgang wird im Ansprechen auf das Feststellen eines fehlerhaften Schaltzustands abgebrochen. Ist die Steuerspannung des Schaltmittels nach einem Umschaltvorgang nicht in dem für den gewünschten Schaltzustand erforderlichen Strom- bzw. Spannungsbereich, so wird eine Fortführung des Schaltvorgangs abgebrochen oder unterdrückt. Dadurch wird eine Schädigung des Schaltmittels oder seiner Schaltungsumgebung vermieden.According to the invention Switching state of the switching means, e.g. of the MOSFET, in response detected on a switching operation, and the switching operation is in response to the detection of a faulty switching state aborted. is the control voltage of the switching means after a switching operation not in the for the desired switching state required current or voltage range, so will a continuation of Switching aborted or suppressed. This will damage the Switching means or its circuit environment avoided.
Das Abbrechen des Schaltvorgangs kann bspw. durch Unterdrückungsmittel zum Unterdrücken des Schaltvorgangs im Ansprechen auf das Erfassen eines fehlerhaften Schaltzustands erfolgen. Diese Unterdrückungsmittel können bspw. ausgestaltet sein zum selektiven Verringern eines dem Schaltmittel zugeführten Steuersignals. Im Einzelnen kann dies durch einen steuerbaren Widerstand erreicht werden, der einen dem Schaltmittel zugeführten Steuerstrom selektiv verringert. Vorzugsweise ist der verringerte Steuerstrom kleiner als ein zulässiger Dauerstrom einer den Steuerstrom liefernden Spannungsquelle.The Canceling the switching process can, for example, by suppressing means to suppress the Switching in response to detecting a faulty Switching state take place. These suppressants may, for example. be configured to selectively reduce a switching means supplied Control signal. Specifically, this can be done by a controllable resistor can be achieved, the one supplied to the switching means control current selectively reduced. Preferably, the reduced control current less than a permissible continuous current a voltage source supplying the control current.
Diese Spannungsquelle kann bspw. durch ein Spannungserhöhungsmittel zum Erhöhen einer durch das Schaltmittel geschalteten Versorgungsspannung realisiert werden, wobei das Steuermittel ausgestaltet ist zum Abschalten des Schaltmittels durch selektives Zuführen der erhöhten Versorgungsspannung an einen Steuereingang des Schaltmittels. Das Spannungserhöhungsmittel kann eine Ladungspumpe oder eine Bootstrap-Schaltung aufweisen. Vorzugsweise ist das Steuermittel ausgestaltet zum Einschalten des Schaltmittels durch selektives Zuführen einer gegenüber der erhöhten Versorgungsspannung kleineren Einschaltspannung. Im einzelnen kann das Steuermittel bspw. ein Umschaltmittel umfassen zum selektiven Verbinden des Steuereingangs des Schaltmittels entweder mit einem Ausgang des Spannungserhöhungsmittels oder mit einem Masseanschluss.These Voltage source can, for example, by a voltage booster to increase a realized by the switching means supply voltage realized be configured, wherein the control means is designed to turn off the Switching means by selectively supplying the increased supply voltage to a control input of the switching means. The voltage booster may have a charge pump or a bootstrap circuit. Preferably, the control means is configured to turn on Switching means by selectively supplying a relative to the increased Supply voltage smaller turn-on voltage. In detail, can The control means, for example, a switching means comprise for selective Connecting the control input of the switching means either to an output of the booster or with a ground connection.
Ferner kann das Erfassungsmittel kausgestaltet sein zum Erfassen einer Spannung an einem Steueranschluss des Schaltmittels oder eines durch das Schaltmittel fließendend Stroms. Dabei kann die Feststellung des fehlerhaften Schaltzustands durch das Erfassungsmittel dann erfolgen, wenn zumindest ein Wert des erfassten Stroms oder der erfassten Spannung von einem vorbestimmten Wert in einer vorbestimmten Richtung abweicht. Als Beispiel kann das Erfassungsmittel vorzugsweise ausgestaltet sein zum Durchführen eines Erfassungsvorgangs nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer nach Einleiten eines Schaltvorgangs durch das Steuermittel. Diese vorbestimmte Zeitdauer kann bspw. durch ein Zeitgebermittel festgelegt sein. Dieses Zeitgebermittel kann bspw. zumindest einen Kondensator aufweisen, der mit einem vorbestimmten Ladestrom geladen oder entladen wird.Further For example, the detection means may be configured to detect a Voltage at a control terminal of the switching means or one through the Switching means fluent Current. In this case, the determination of the faulty switching state then done by the detection means, if at least one value the detected current or the detected voltage of a predetermined Value deviates in a predetermined direction. As an example, that can Detecting means preferably be configured to perform a Acquisition process after a predetermined period of time after Initiating a switching operation by the control means. This predetermined Time duration can be determined, for example, by a timer means. This timer means may, for example, comprise at least one capacitor, which is charged or discharged at a predetermined charging current.
Der fehlerhafte Strom kann insbesondere dann festgestellt werden, wenn die Spannung an einem Steueranschluss des Schaltmittels oder der Strom durch das Schaltmittel einen vorbestimmten Wert überschreiten.Of the faulty current can be detected especially if the voltage at a control terminal of the switching means or the current exceed a predetermined value by the switching means.
Der Schritt des Abbrechens des Schaltvorgangs kann somit einen Schritt des Unterbrechens oder ausreichenden Verringerns eines dem Schaltmittel zugeführten Steuerstroms umfassen.Of the Step of canceling the shift can thus be a step interrupting or sufficiently reducing a switching means supplied Control current include.
Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Merkmalen der abhängigen Ansprüche aufgeführt.advantageous Further developments of the present invention are in the features the dependent claims listed.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to an embodiment with reference closer to the drawing figures explained. Show it:
Es
erfolgt eine nähere
Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand einer Schutzschaltung
für eine
Ansteuerung einer MOSFET-Einrichtung
Die
bereits in Verbindung mit der herkömmlichen in
Zur
Bereitstellung einer Schutzfunktion für die in Verbindung mit der
herkömmlichen
Schaltung beschriebene Überlastungsproblematik
wird eine Unterdrückungseinrichtung
Die
Ansteuerung der Unterdrückungseinrichtung
Die
Fehlererfassungseinrichtung
Der
Zeitpunkt der Erfassung des Schaltzustands durch die Fehlererfassungseinrichtung
Im
Einzelnen kann die Zeitfunktion der Zeitgebereinrichtung
Der
Abschaltstrom am Gate der MOSFET-Einrichtung
Die
beim Einschaltzustand der MOSFET-Einrichtung
Im
Ergebnis wird ein Ausschalten der MOSFET-Einrichtung
Die
Erfassung, ob die MOSFET-Einrichtung
Die
in
Eine Überlastung
der MOSFET-Einrichtung
Es
ist anzumerken, dass die vorgeschlagene Schutzwirkung auch im Falle
einer Überlastung
der MOSFET-Einrichtung
Wie bereits erwähnt, kann die Schutzschaltung sowohl diskret als auch integriert bspw. als ASIC aufgebaut sein. Als zu schützendes Schaltmittel sind jegliche vor Überlastung zu schützende elektronische Schaltelemente oder Schaltungskomponenten denkbar. Die vorliegende Erfindung ist somit nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt.As already mentioned, the protection circuit can be both discrete and integrated eg. be built as an ASIC. As to be protected switching means are any in front of overload to be protected electronic switching elements or circuit components conceivable. The present invention is thus not on the embodiment limited.
Claims (18)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE200510014167 DE102005014167B4 (en) | 2005-03-29 | 2005-03-29 | Driver protection circuit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE102005014167B4 DE102005014167B4 (en) | 2010-06-17 |
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