DE102007056945A1

DE102007056945A1 - Verpolschutzschaltung

Info

Publication number: DE102007056945A1
Application number: DE200710056945
Authority: DE
Original assignee: SUNLOAD GmbH
Current assignee: SUNLOAD GmbH
Priority date: 2007-11-27
Filing date: 2007-11-27
Publication date: 2009-09-03

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verpolschutzschaltung zur Polaritätsanpassung elektrischer Spannungen, insbesondere von elektrischen Gleichspannungen, wenigstens aufweisend ein zwischen zwei Eingangsanschlüssen (IN1, IN2) und zwei Ausgangsanschlüssen (Out+, Out-) angeordnetes Bauelement mit Ventilwirkung. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement ein Feldeffekttransistor (V1P, V2P, V1N, V2N) mit Drainanschluss, Sourceanschluss und Gateanschluss ist, dessen Drainanschluss mit einem der Eingangsanschlüsse (IN1, IN2) elektrisch leitend verbunden ist, dessen Gateanschluss mit dem anderen Eingangsanschluss (IN2, IN1) elektrisch leitend verbunden ist und dessen Sourceanschluss mit einem der Ausgangsanschlüsse (Out+, Out-) elektrisch leitend verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verpolschutzschaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei der Versorgung von Geräten werden häufig Kleinspannungsstecker verwendet. Bei derartigen Kleinspannungsnetzsteckern ist jedoch die Polarität nicht eindeutig festgelegt, sodass eine Verpolung auftreten kann. Um ein möglichst universelles Gerät zu bekommen kann hierfür im Eingang eine Schaltung integriert werden, welche eine automatische Polungsselektion vornimmt.
Zu diesem Zweck können Gleichrichterschaltungen mit Dioden zur Gleichrichtung elektrischer Spannungen verwendet werden. Dabei kann es sich um einen Einweggleichrichter mit einer Diode handeln oder um einen Vollwellengleichrichter mit vier Dioden in Brückenschaltung. Ferner kann es sich auch um einen Mittelpunktgleichrichter mit zwei Dioden oder auch um einen Gleichrichterschaltung für Drehstrom mit sechs Dioden handeln.
Des Weiteren ist es auch bekannt, Feldeffekttransistoren zur Gleichrichtung elektrischer Spannungen heranzuziehen. Dabei werden der Sourceanschluss mit einem Eingangsanschluss und der Drainanschluss mit einem Ausgangsanschluss elektrisch leitend verbunden.
Problematisch ist jedoch der Leistungsverlust an den Dioden und die damit einhergehende Wärmeentwicklung, wenn eine derartige Gleichrichterschaltung als Verpolschutz eingesetzt wird.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Verpolschutzschaltung bereitzustellen, die eine automatische Polungsselektion bei reduzierter Verlustleistung vornimmt.
Die Erfindung geht aus von einer Verpolschutzschaltung zur Polaritätsanpassung elektrischen Spannungen, insbesondere von elektrischen Gleichspannungen, wenigstens aufweisend ein zwischen zwei Eingangsanschlüssen und zwei Ausganganschlüssen angeordnetes Bauelement mit Ventilwirkung.
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass das Bauelement ein Feldeffekttransistor mit Drainanschluss, Sourceanschluss und Gateanschluss ist, dessen Drainanschluss mit einem der Einganganschlüsse elektrisch leitend verbunden ist, dessen Gateanschluss mit dem anderen Eingangsanschluss elektrisch leitend verbunden ist und dessen Sourceanschluss mit einem der Ausgangsanschlüssen elektrisch leitend verbunden ist. Hierdurch wird die unerwünschte Wirkung der Bodydiode zwischen Drainanschluss und Sourceanschluss umgangen und so der Spannungsabfall und damit die Verluste auf ein Minimum reduziert.
So kann jede beliebige Verpolschutzschaltung zur Polaritätsanpassung elektrischer Spannungen, insbesondere von elektrischen Gleichspannungen gebildet werden, die analog wie Einweggleichrichter, Mittelpunktgleichrichter oder Drehstromgleichrichter geschaltet sind. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass vier Feldeffekttransistoren vorgesehen sind, die insbesondere wie zur Bildung eines Vollwellengleichrichters geschaltet sind.
Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass Source- und Bulkanschluss verbunden sind, sodass die vier Feldeffekttransistoren je eine Bodydiode aufweisen, die wie einen Brückengleichrichter bildend geschaltet sind, sodass eine besonders verlustarme Gleichrichtung elektrischer Spannungen möglich ist.
Es ist ferner bevorzugt vorgesehen, dass je zwei der Drainanschlüsse mit einem der Eingangsanschlüsse elektrisch leitend verbunden sind und die zwei anderen Drainanschlüsse mit den anderen Eingangsanschlüssen elektrisch leitend verbunden sind.
Außerdem ist bevorzugt vorgesehen, dass das je zwei der Gateanschlüsse mit einem der Eingangsanschlüsse elektrisch leitend verbunden sind und die zwei anderen Gateanschlüsse mit den anderen Eingangsanschlüssen elektrisch leitend verbunden sind.
Schließlich ist bevorzugt vorgesehen, dass das je zwei der Sourceanschlüsse mit einem der Ausgangssanschlüsse elektrisch leitend verbunden sind und die zwei anderen Sourceanschlüsse mit den anderen Ausgangsanschlüssen elektrisch leitend verbunden sind.
Zu Schutzzwecken ist vorzugsweise zwischen den Eingangsanschlüssen ein Kondensator elektrisch leitend angeordnet ist.
Ferner ist zur Glättung der Ausgangsspannung vorzugsweise zwischen den Ausgangsanschlüssen ein Kondensator elektrisch leitend angeordnet ist.
Es ist dabei bevorzugt vorgesehen, dass wenigstens ein Feldeffekttransistor ein p-MOS FET Transistor und ein zweiter ein n-MOS FET Transistor ist, die je für eine der beiden möglichen Polaritäten leitend geschaltet sind.
In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform ist jedoch vorgesehen, dass zwei Feldeffekttransistoren p-MOS FET Transistoren und zwei Feldeffekttransistoren n-MOS FET Transistoren sind.
Es wird nun die Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Es zeigt die einzige
1 ein schematisches Schaltbild eines Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Gleichrichtung elektrischer Spannungen.
Bei dem Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine aus vier Feldeffekttransistoren V1P, V2P, V1N, V2N gebildeten Verpolschutzschaltung zur Polaritätsanpassung elektrischer Spannungen, insbesondere von elektrischen Gleichspannungen, bspw. von elektrischen Kleinspannungen.
Dabei weist jeder der Feldeffekttransistoren V1P, V2P, V1N, V2N eine durch Zusammenschluss von dem Soureanschluss mit Bulk (nicht dargestellt) gebildete Bodydiode auf, die die gewünschte Ventilfunktion aufweist.
Jeder der Feldeffekttransistoren V1P, V2P, V1N, V2N ist einem der zwei Eingangsanschlüssen IN1, IN2 und einem zwei Ausganganschlüssen Out+, Out– elektrisch leitend verbunden, und zwar derart, dass der Drainanschluss mit einem der Einganganschlüsse IN1, IN2 elektrisch leitend verbunden ist, der Gateanschluss mit dem anderen Eingangsanschluss IN2, IN1 elektrisch leitend verbunden ist und der Sourceanschluss mit einem der Ausgangsanschlüssen Out+, Out– elektrisch leitend verbunden ist. Dabei handelt es sich bei den Feldeffekttransistoren V1P und V2P um p-MOS-FET Transistoren und bei den Feldeffekttransistoren V1N und V2N um n-MOS-FET Transistoren.
Zur Bildung der Verpolschutzschaltung zur Polaritätsanpassung elektrischer Spannungen, insbesondere von elektrischen Gleichspannungen, sind je zwei der Drainanschlüsse mit einem der Eingangsanschlüsse IN1, IN2 elektrisch leitend verbunden sind und die zwei anderen Drainanschlüsse mit den anderen Eingangsanschlüssen IN2, IN1 elektrisch leitend verbunden.
Ferner sind je zwei der Gateanschlüsse mit einem der Eingangsanschlüsse IN1, IN2 elektrisch leitend verbunden sind und die zwei anderen Gateanschlüsse mit den anderen Eingangsanschlüssen IN2, IN1 elektrisch leitend verbunden.
Schließlich sind je zwei der Sourceanschlüsse mit einem der Ausgangssanschlüsse Out+, Out– elektrisch leitend verbunden und die zwei anderen Sourceanschlüsse mit den anderen Ausgangsanschlüssen Out–, Out+ elektrisch leitend verbunden.
Ein Kondensator C1 ist elektrisch leitend zwischen den Einganganschlüssen IN1, IN2 angeordnet zu Schutzwecken angeordnet. Ferner ist ein Kondensator C2 zwischen den Ausgangsanschlüssen Out+, Out– zu Glättungszwecken elektrisch leitend angeordnet.
Bei Anlegen einer elektrischen Spannung an den Eingangsanschlüssen IN1, IN2 wirken zunächst die zwischen den Drain- und Sourceanschlüssen liegenden Bodydioden wie ein Brückengleichrichter und gewährleisten so, das an den Ausgangsanschlüssen Out+, Out– immer eine elektrische Spannung mit der richtigen Polarität zur Verfügung steht. Dies führt bei den jeweiligen Feldeffekttransistoren V1P, V2P, V1N, V2N einer den Feldeffekttransistor zu V1P, V2P, V1N, V2N durchsteuernden, zwischen Gate- und Sourceanschluss anliegenden elektrischen Spannung. Hierdurch werden diese elektrisch leitend und somit die Verluste sowie die Wärmeentwicklung reduziert.

In1: Eingangsanschluss
In2: Eingangsanschluss
Out+: Ausganganschluss
Out–: Ausganganschluss
V1P: Feldeffekttransistor
V2P: Feldeffekttransistor
V1N: Feldeffekttransistor
V2N: Feldeffekttransistor
C1: Kondensator
C2: Kondensator

Claims

Verpolschutzschaltung zur Polaritätsanpassung elektrischer Spannungen, insbesondere von elektrischen Gleichspannungen, wenigstens aufweisend ein zwischen zwei Eingangsanschlüssen (IN1, IN2) und zwei Ausganganschlüssen (Out+, Out–) angeordnetes Bauelement mit Ventilwirkung, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement ein Feldeffekttransistor (V1P, V2P, V1N, V2N) mit Drainanschluss, Sourceanschluss und Gateanschluss ist, dessen Drainanschluss mit einem der Einganganschlüsse (IN1, IN2) elektrisch leitend verbunden ist, dessen Gateanschluss mit dem anderen Eingangsanschluss (IN2, IN1) elektrisch leitend verbunden ist und dessen Sourceanschluss mit einem der Ausgangsanschlüssen (Out+, Out–) elektrisch leitend verbunden ist.
Verpolschutzschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch vier Feldeffekttransistoren (V1P, V2P, V1N, V2N), die insbesondere wie zur Bildung eines Vollwellengleichrichters geschaltet sind.
Verpolschutzschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vier Feldeffekttransistoren (V1P, V2P, V1N, V2N) je eine Bodydiode aufweisen, die wie einen Brückengleichrichter bildend geschaltet sind.
Verpolschutzschaltung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass je zwei der Drainanschlüsse mit einem der Eingangsanschlüsse (IN1, IN2) elektrisch leitend verbunden sind und die zwei anderen Drainanschlüsse mit den anderen Eingangsanschlüssen (IN2, IN1) elektrisch leitend verbunden sind.
Verpolschutzschaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das je zwei der Gateanschlüsse mit einem der Eingangsanschlüsse (IN1, IN2) elektrisch leitend verbunden sind und die zwei anderen Gateanschlüsse mit den anderen Eingangsanschlüssen (IN2, IN1) elektrisch leitend verbunden sind.
Verpolschutzschaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das das je zwei der Sourceanschlüsse mit einem der Ausgangssanschlüsse (Out+, Out–) elektrisch leitend verbunden sind und die zwei anderen Sourceanschlüsse mit den anderen Ausgangsanschlüssen (Out–, Out+) elektrisch leitend verbunden sind.
Verpolschutzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Einganganschlüssen (IN1, IN2) ein Kondensator (C1) elektrisch leitend angeordnet ist.
Verpolschutzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Ausgangsanschlüssen (Out+, Out–) ein Kondensator (C2) elektrisch leitend angeordnet ist.
Verpolschutzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet, durch wenigstens einen Feldeffekttransistoren p-MOS FET Transistor (V1P) und einen n-MOS FET Transistor (V1N) sind.
Verpolschutzschaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Feldeffekttransistoren (V1P, V2P) p-MOS FET Transistoren und zwei Feldeffekttransistoren (V1N, V2N) n-MOS FET Transistoren sind.