DE102008025465B4

DE102008025465B4 - Steuerschaltung für eine Halbleitereinrichtung mit einer Überhitzungsschutzfunktion

Info

Publication number: DE102008025465B4
Application number: DE102008025465.7A
Authority: DE
Inventors: Hiroo Yabe; Kazuhiro Kubota; Masato Sasahara
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2007-06-12
Filing date: 2008-05-28
Publication date: 2018-11-08
Anticipated expiration: 2028-05-29
Also published as: US20080310068A1; JP4995647B2; US7768759B2; JP2008311765A; DE102008025465A1

Abstract

Steuerschaltung für eine Halbleitereinrichtung (80) mit integrierter Überhitzungsschutzfunktion, wobei die Halbleitereinrichtung (80) aufweist:ein Halbleiterelement (81), das dazu eingerichtet ist, einer Last (90) Strom von einer Stromquelle zuzuführen,eine Überhitzungsschutzeinheit (83, 84, 85) mit einem Temperaturerfassungsabschnitt (83) zur Detektion einer Überhitzung des Halbleiterelements (81),einem Latch-Abschnitt (84) zur Speicherung einer von dem Temperaturerfassungsabschnitt (83) detektierten Überhitzung undeinem Gate-Unterbrechungsabschnitt (85) zur Unterbrechung einer Ansteuerung des Halbleiterelements (81), wenn in dem Latch-Abschnitt(84) eine Überhitzung gespeichert ist,wobei die Steuerschaltung des Weiteren aufweist:einen Steuereingang, über den ein PWM-Signal zum Ein- und Ausschalten der Halbleitereinrichtung (80) zuführbar ist,eine Betriebsstromzuführeinheit (30), die einen Betriebsstrom zum Betreiben der Überhitzungsschutzeinheit (83, 84, 85) zuführt, undeine Timereinheit (40), die dazu eingerichtet ist, die Betriebsstromzuführeinheit (30) dazu zu veranlassen, den Betriebsstrom für eine vorbestimmte Zeitspanne zuzuführen, nachdem die Zufuhr des PWM-Signals zum Ein- und Ausschalten der Halbleitereinrichtung (80) gestoppt wurde, wenn der Gate-Unterbrechungsabschnitt (85) die Ansteuerung des Halbleiterelements (81) unterbrochen hat.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für eine Halbleitereinrichtung mit einer Überhitzungsschutzfunktion, die bei einer Überhitzung eine Beschädigung eines Halbleiterelements für einen großen Strom zum Betreiben von beispielsweise einer Leuchte in einem Kraftfahrzeug verhindern kann.
Als Steuerschaltung für eine Halbleitereinrichtung mit einer Überhitzungsschutzfunktion gibt JP 3 585 105 B2 eine Einrichtung an, die die Gefahr eines Ausfalls der Halbleitereinrichtung reduzieren kann. Die Einrichtung umfasst wie in 6 gezeigt eine CPU 1, eine Verstärkungsschaltung 2, eine Halbleitereinrichtung 3 mit einer Überhitzungsschutzfunktion zum Ein-/Ausschalten des Betriebs einer Last 4 und einen Ausgangszustands-Erfassungsteil 5.
Die CPU 1 erzeugt intern ein Steuersignal zum Steuern der Halbleitereinrichtung 3 mit der Überhitzungsschutzfunktion (oder ruft ein derartiges Steuersignal aus einer in der Figur nicht gezeigten externen Signalquelle ab), wobei es sich zum Beispiel um ein PWM-Steuersignal (Pulsweitenmodulations-Steuersignal) handelt, und gibt das Steuersignal an einem Ausgangsanschluss P1 aus. Die Verstärkungsschaltung 2 ist eine Push-Pull-Verstärkungsschaltung, die eine Vielzahl von Transistoren und eine Vielzahl von Widerständen umfasst.
Die Halbleitereinrichtung 3 mit der Überhitzungsschutzfunktion umfasst einen MOSFET 3a (N-Ch), einen Gate-Widerstand 3b, der zwischen dem Gate des MOSFET 3a und einem Gate-Anschluss G verbunden ist, eine Temperaturerfassungsschaltung 3c, die zwischen der Source des MOSFET 3a und einem Source-Anschluss S verbunden ist, eine Latch-Schaltung 3d zum Zwischenspeichern einer Temperaturerfassungsausgabe aus der Temperaturerfassungsschaltung 3c und eine Gate-Unterbrechungsschaltung 3e, die zwischen dem Gate und der Source des MOSFET 3a verbunden ist und durch die Ausgabe der Latch-Schaltung 3d gesteuert wird. Die oben genannten Schaltungen und Glieder sind alle auf einem einzelnen Chip montiert.
Der Drain des MOSFET 3a ist mit einem Drain-Anschluss D verbunden, der mit einer +B-Stromquelle verbunden ist, und die Source ist mit dem Source-Anschluss S verbunden. Dabei wird eine Überhitzungsschutzfunktion der Halbleitereinrichtung 3 durch das Zusammenwirken des Gate-Widerstands 3b, der Temperaturerfassungsschaltung 3c, der Latch-Schaltung 3d und der Gate-Unterbrechungsschaltung 3e realisiert.
Die Last 4 ist zum Beispiele eine Leuchte an einem Blinker, der ein Abbiegesignal in einem Kraftfahrzeug vorsieht. Der Ausgabezustands-Erfassungssteil 5 führt eine erfasste Ausgabe eines Ausgabezustands zu einem Eingangsanschluss P2 der CPU 1.
Wenn in dem oben beschriebenen Aufbau das PWM-Steuersignal, das an dem Ausgangsanschluss P1 der CPU 1 ausgegeben wird, in der Verstärkungsschaltung 2 verstärkt und zu dem Gate des MOSFET 3a gegeben wird, um eine PWM-Steuerung durchzuführen, erfasst die CPU 1 über den Ausgabezustands-Erfassungsteil 5 die Ausgangsspannung des MOSFET 3a, d.h. eine Source-Spannung des MOSFET 3a relativ zu dem kontinuierlichen Anstieg und Fall des PWM-Steuersignals während einer Überwachungszeit mit Intervallen einer Anstiegszeit tG(ON) + eine vorbestimmte Zeit ts (in diesem Fall ts < tG(OFF) - tG (ON)).
Wenn dabei der Zustand der Last 4 normal ist, steigt die Source-Spannung bei jeder Anstiegszeit tG(ON) der Gate-Spannung des MOSFET 3a durch das PWM-Steuersignal und fällt bei jeder Abfallzeit tG(OFF), sodass die Source-Spannung dieselben Wellenform aufweist wie die Gate-Spannung. Wenn also die CPU 1 einen Source-Ausgabezustand in Übereinstimmung mit einer Erfassungsausgabe aus dem Ausgabezustands-Erfassungsteil 5 zu der Überwachungszeit von tG(ON) + ts ab jedem Anstieg erfasst, wird Hi (d.h. eine logische 1) erhalten.
Wenn dagegen eine Anormalität wie etwa ein Kurzschluss in der Last 4 auftritt, wird der MOSFET 3a aufgrund einer Überhitzung durch das Zusammenwirken der Temperaturerfassungsschaltung 3c, der Latch-Schaltung 3d und der Gate-Unterbrechungsschaltung 3e unterbrochen. Die Source-Spannung des MOSFET 3a weist also Wellenformen auf, die bei jeder Schutzbetätigung mit jeweils kürzeren Zeiten ab der Anstiegszeit tG(ON) der Gate-Spannung fallen. Wenn also die CPU 1 einen Source-Ausgabezustand in Übereinstimmung mit einer Erfassungseingabe aus dem Ausgabezustands-Erfassungsteil 5 zu der Überwachungszeit tG(ON) + ts ab jedem Anstieg erfasst, wird Lo (d.h. eine logische 0) erhalten.
Wenn dann die CPU 1 erfasst, dass der Source-Ausgabezustand kontinuierlich für m Male oder für n Sekunden bei jeder Überwachungszeit Lo (d.h. eine logische 0) ist, gibt die CPU 1 kein PWM-Steuersignal an den Ausgangsanschluss P1, um die PWM-Steuerung des MOSFET 3a zu stoppen. Die oben genannten m Male oder die n Sekunden werden auf eine Anzahl von Wiederholungen oder auf eine Zeit gesetzt, die ausreicht, um einen Ausfall des MOSFET 3a zu verhindern. Daraus resultiert, dass kein Strom zwischen dem Drain und der Source des MOSFET 3a zugeführt wird, um eine Beschädigung des MOSFET 3a aufgrund eines Temperaturanstiegs zu verhindern.
Wenn in JP 3 585 105 B2 eine Anormalität wie etwa ein Kurzschluss in der Last 4 auftritt und der MOSFET 3a aufgrund einer Überhitzung durch das Zusammenwirken der Temperaturerfassungsschaltung 3c, der Latch-Schaltung 3d und der Gate-Unterbrechungsschaltung 3e unterbrochen wird, erfasst die CPU 1, dass der über den Ausgabezustands-Erfassungsteil 5 erfasste Source-Ausgabezustand kontinuierlich für m Male oder für n Sekunden bei jeder Überwachungszeit gleich Lo (d.h. eine logische 0) ist, wobei die PWM-Steuerung des MOSFET 3a gestoppt wird, um diesen zu schützen. Dabei stellt sich jedoch das Problem, dass die Schaltung kompliziert und groß ist.
Wenn weiterhin entschieden wird, ob die Schutzoperation durchgeführt wird oder nicht, müssen das Einschalten des MOSFET 3a und das erneute Unterbrechen desselben aufgrund einer Überhitzung mehrere Male wiederholt werden. Dadurch ergibt sich das Problem, dass der MOSFET 3a unter Umständen schnell verschleißt.
Weiterhin kann ein Fahrzeug eine Last 4 wie etwa eine Warnleuchte aufweisen, die nicht nur bei eingeschaltetem Zündschlüssel, sondern auch bei ausgeschaltetem Zündschlüssel betrieben wird. Ein Schaltungsaufbau für diesen Fall ist beispielhaft in 7 gezeigt.
7 zeigt einen Aufbau, in dem eine Leistungsschaltung 6 und ein PWM-Einschaltschalter 7 zum Einschalten einer Last 4 wie etwa einer Warnleuchte zu dem Schaltungsaufbau von 6 hinzugefügt sind. In 7 werden die CPU 1 und die Leistungsschaltung 6 ausgeschaltet, damit sie keinen Strom verbrauchen, wenn der nicht in der Figur gezeigte Zündschalter ausgeschaltet ist. Wenn der Zündschalter ausgeschaltet ist und der PWM-Einschaltschalter 7 eingeschaltet wird, wird Strom von der Leistungsschaltung 6 zu der CPU 1 und einer Verstärkungsschaltung 2 zugeführt, sodass die Last 4 durch die PWM-Steuerung der CPU 1 betrieben werden kann.
Wenn bei einem derartigen Aufbau eine Anormalität auftritt und zum Beispiel die Last 4 kurzgeschlossen wird, wird ein MOSFET 3a aufgrund einer Überhitzung durch das Zusammenwirken einer Temperaturerfassungsschaltung 3c, einer Latch-Schaltung 3d und einer Gate-Unterbrechungsschaltung 3e unterbrochen. Dabei weist wie in dem Zeitdiagramm von 8 gezeigt die Source-Spannung des MOSFET 3a Wellenformen auf, die mit jeder Schutzoperation mit kürzeren Zeiten ab der Anstiegszeit der Gate-Spannung fallen.
Dann erfasst die CPU 1, dass ein durch einen Ausgabezustands-Erfassungsteil 5 erfasster Source-Ausgabezustand kontinuierlich für m Male oder für n Sekunden gleich Lo (d.h. eine logische 0) ist und stoppt die PWM-Steuerung des MOSFET 3a. Wenn nach dem Stoppen der PWM-Steuerung der PWM-Einschaltschalter 7 ein-/ausgeschaltet wird, wird der Betrieb der CPU 1 zurückgesetzt, indem eine Leistungsquelle ausgeschaltet wird.
Wenn der Betrieb der CPU 1 wie oben beschrieben zurückgesetzt wird, wird eine Unterbrechungsoperation aufgrund einer Überhitzung wiederholt derart durchgeführt, dass, während die Temperatur des MOSFE 3a hoch ist, die Last 4 erneut durch die PWM-Steuerung der CPU 1 betrieben wird und anschließend unmittelbar eine Unterbrechung aufgrund einer Überhitzung durchgeführt wird, oder dass, während die Überhitzungs-Schutzoperation erfasst wird, der PWM-Einschaltschalter 7 aus- und wieder eingeschaltet wird. Dadurch ergibt sich das Problem, dass der MOSFET 3a möglicherweise zerstört wird.
Schutzschaltungen für Leistungshalbleiter sind auch aus den Druckschriften US 2005 / 0 105 233 A1 , US 5 675 297 A und US 5 737 169 A bekannt. Die US 2005 / 0 105 233 A1 offenbart insbesondere eine Überhitzungschutzschaltung, die im Falle der Überschreitung eines Temperaturgrenzwertes den Strom durch den Leistungshalbleiter unterbricht. Der Unterbrechungszustand wird in einem Auffangregister gespeichert. Ein ähnliches Prinzip kommt auch in der US 5 675 297 A zur Anwendung, wobei zusätzlich eine Timerschaltung vorgesehen ist, die die Abschaltung während des Einschaltvorgangs einer induktiven Last verhindert. Im Gegensatz dazu wird in der US 5 737 169 A eine Timerschaltung verwendet, um den Leistungshalbleiter nach Eintreten einer Überstrombedingung für eine bestimmte Zeit im abgeschalteten Zustand zu halten.
Die vorliegende Erfindung nimmt auf die vorstehend geschilderten Umstände Bezug, wobei es eine Aufgabe der Erfindung ist, eine Steuerschaltung für eine Halbleitereinrichtung mit einer Überhitzungsschutzfunktion anzugeben, die die oben geschilderten Probleme lösen kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Steuerschaltung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 angegeben.
Vorzugsweise umfasst die Steuerschaltung weiterhin: einen Stromerfassungsabschnitt, der einen zu dem Halbleiterelement zugeführten Strom erfasst und ein Stromerfassungssignal ausgibt, wenn der Wert des Stroms einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet; ein Logik-Gatter, das eine logische Addition des Stromerfassungssignals und des PWM-Signals ausgibt; und einen Betriebsabschnitt, der das Halbleiterelement in Übereinstimmung mit der aus dem Logik-Gatter ausgegebenen logischen Addition betreibt.
Vorzugsweise führt die Steuereinheit das PWM-Signal zu dem Halbleiterelement in Übereinstimmung mit der Ein-/Ausschaltoperation eines Schalters zu.
Vorzugsweise sind das Halbleiterelement und die Überhitzungsschutzeinheit auf einem einzelnen Chip ausgebildet.
In der Steuerschaltung der Halbleitereinrichtung mit der Überhitzungsschutzfunktion gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Halbleiterelement, das den Strom von der +B-Stromquelle zu der Last zuführt, durch das PWM-Signal aus der Steuereinheit ein-/ausgeschaltet. Von der Betriebsstromzuführeinheit wird der Betriebsstrom für den Betrieb der Überhitzungsschutzeinheit zugeführt, die die Temperaturerfassungseinheit zum Erfassen eines Temperaturanstiegs eines Chips, die Latch-Schaltung zum Zwischenspeichern der erfassten Ausgabe der Temperaturerfassungseinheit und die Gate-Unterbrechungsschaltung zum Unterbrechen der Eingabe des Gates des Halbleiterelements in Übereinstimmung mit der Ausgabe der Latch-Schaltung umfasst, die alle auf dem einen einzelnen Chip montiert sind. Die Temperaturerfassungseinheit der Überhitzungsschutzeinheit wird also betrieben, um die Gate-Unterbrechungsschaltung einzuschalten. Wenn dann die Schutzoperation durchgeführt wird, indem das Gate des Halbleiterelements unterbrochen wird, und die Steuereinheit das PWM-Signal nicht zuführt, wird die Zufuhr des Betriebsstroms durch die Betriebsstromzuführeinheit kontinuierlich nur für eine vorbestimmte Periode durch die Timereinheit durchgeführt.
Wenn bei der Steuerschaltung für die Halbleitereinrichtung mit der Überhitzungsschutzfunktion der vorliegenden Erfindung die Temperaturerfassungsschaltung mit der Überhitzungsschutzeinheit betrieben wird, um die Gate-Unterbrechungsschaltung einzuschalten, wird die Schutzoperation durchgeführt, indem das Gate des Halbleiterelements unterbrochen wird, und führt die Steuereinheit das PWM-Signal nicht zu, sodass die Zufuhr des Betriebsstroms durch die Betriebsstromzuführeinheit kontinuierlich nur für eine vorbestimmte Periode durch die Timereinheit durchgeführt wird. Weil dabei der Aufbau zum Erfassen des Ausgabezustands des Halbleiterelements für die Entscheidung, ob die Schutzoperation durchgeführt wird, um die PWM-Steuerung des Halbleiterelements zu stoppen, nicht wie ansonsten üblich erforderlich ist, kann die Schaltung vereinfacht werden und kann der Aufbau kompakt vorgesehen werden.
Wenn weiterhin bei der Steuerschaltung für die Halbleitereinrichtung mit der Überhitzungsschutzfunktion der vorliegenden Erfindung die Temperaturerfassungsschaltung der Überhitzungsschutzeinheit betrieben wird, um die Gate-Unterbrechungsschaltung einzuschalten, und dann die Schutzoperation durchgeführt wird, indem das Gate des Halbleiterelements unterbrochen wird, wird die Zufuhr des Betriebsstroms durch die Betriebsstromzuführeinheit kontinuierlich nur für eine vorbestimmte Periode durch die Timereinheit durchgeführt. Dementsprechend wird die Unterbrechung des Gates durch die Gate-Unterbrechungsschaltung der Überhitzungsschutzeinheit aufrechterhalten und sind keine mehrfachen Operationen wie ansonsten üblich erforderlich, um das Halbleiterelement erneut einzuschalten und aufgrund einer Überhitzung zu unterbrechen, sodass ein Verschleiß des Halbleiterelements verhindert werden kann.
Wenn weiterhin bei der Steuerschaltung für die Halbleitereinrichtung mit der Überhitzungsschutzfunktion die Temperaturerfassungsschaltung der Überhitzungsschutzeinheit betrieben wird, um die Gate-Unterbrechungsschaltung einzuschalten, und dann die Schutzoperation durchgeführt wird, indem das Gate des Halbleiterelements unterbrochen wird, wird die Zufuhr des Betriebsstroms durch die Betriebsstromzuführeinheit kontinuierlich nur für eine vorbestimmte Periode durch die Timereinheit durchgeführt, um die Unterbrechung des Gates durch die Gate-Unterbrechungsschaltung der Überhitzungsschutzeinheit aufrechtzuerhalten. Wenn dementsprechend die Unterbrechung des Gates aufrechterhalten wird, wird das Halbleiterelement auch dann nicht eingeschaltet, wenn eine Änderung des PWM-Signals aus der Steuereinheit auftritt. Es kann also eine Situation verhindert werden, in der, während die Temperatur des Halbleiterelements hoch ist, das Halbleiterelement eingeschaltet und dadurch zerstört wird.
Die oben genannten Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende ausführliche Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht, wobei durchgehend gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten zu bezeichnen.

1 ist ein Diagramm, das eine Ausführungsform einer Steuerschaltung für eine Halbleitereinrichtung mit einer Überhitzungsschutzfunktion gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist ein Schaltungsdiagramm, das einen spezifischen Aufbau der Steuerschaltung der Halbleitereinrichtung mit der Überhitzungsschutzfunktion von 1 zeigt.
3 ist ein Zeitdiagramm, das eine Schutzoperation eines MOSFET von 1 zeigt.
4 ist ein Diagramm, das eine andere Ausführungsform der Steuerschaltung für eine Halbleitereinrichtung mit der Überhitzungsschutzfunktion von 1 zeigt.
5 ist ein Diagramm, das eine weitere Ausführungsform der Steuerschaltung für eine Halbleitereinrichtung mit der Überhitzungsschutzfunktion von 1 zeigt.
6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer üblichen Steuerschaltung für eine Halbleitereinrichtung mit einer Überhitzungsschutzfunktion zeigt.
7 ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel einer üblichen Steuerschaltung für eine Halbleitereinrichtung mit einer Überhitzungsschutzfunktion zeigt.
8 ist ein Zeitdiagramm, das eine Schutzoperation eines MOSFET in 7 erläutert.

In dieser Ausführungsform wird das Halbleiterelement, das Strom von der +B-Stromquelle zu der Last zuführt, durch das PWM-Signal aus der Steuereinheit ein-/ausgeschaltet. Von der Betriebsstromzuführeinheit wird der Betriebsstrom zugeführt, um die Überhitzungsschutzeinheit zu betreiben, die die Temperaturerfassungsschaltung zum Erfassen eines Temperaturanstiegs des einen Chips, die Latch-Schaltung zum Zwischenspeichern der erfassten Ausgabe der Temperaturerfassungsschaltung und die Gate-Unterbrechungsschaltung zum Unterbrechen der Eingabe des Gates des Halbleiterelements in Übereinstimmung mit der Ausgabe aus der Latch-Schaltung umfasst, die alle auf dem einen einzelnen Chip montiert sind. Die Temperaturerfassungsschaltung der Überhitzungsschutzeinheit wird betrieben, um die Gate-Unterbrechungsschaltung einzuschalten. Wenn dann die Schutzoperation durchgeführt wird, indem das Gate des Halbleiterelements unterbrochen wird, und die Steuereinheit das PWM-Signal nicht zuführt, wird die Zufuhr des Betriebsstroms durch die Betriebsstromzuführeinheit kontinuierlich nur für eine vorbestimmte Periode durch die Timereinheit durchgeführt.
Wenn in diesem Fall eine Stromerfassungseinheit einen zu dem Halbleiterelement zugeführten Strom erfasst und der Wert des Stroms einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet, gibt die Stromerfassungsschaltung ein Erfassungssignal aus. Wenn ein Logik-Gatter ein ODER (eine logische Addition) des Erfassungssignals der Stromerfassungseinheit und des PWM-Signals aus der Steuereinheit ausgibt, steuert eine Steuerschaltung das Halbleiterelement in Übereinstimmung mit einer Ausgabe aus dem Logik-Gatter.
Wenn dann die Temperaturerfassungsschaltung der Überhitzungsschutzeinheit betrieben wird, um die Gate-Unterbrechungsschaltung zu betreiben, wird die Schutzoperation durchgeführt, indem das Gate des Halbleiterelements unterbrochen wird, und führt die Steuereinheit das PWM-Signal nicht zu, sodass die Zufuhr des Betriebsstroms durch die Betriebsstromzuführeinheit kontinuierlich nur für eine vorbestimmte Periode durch die Timereinheit durchgeführt wird. Weil dementsprechend der ansonsten übliche Aufbau nicht erforderlich ist, mit dem der Ausgabezustand des Halbleiterelements erfasst wird, um zu bestimmen, ob die Schutzoperation durchgeführt wird oder nicht, und die PWM-Steuerung des Halbleiterelements zu stoppen, kann die Schaltung vereinfacht und kompakt vorgesehen werden.
Wenn die Temperaturerfassungsschaltung der Überhitzungsschutzeinheit betrieben wird, um die Gate-Unterbrechungsschaltung zu betreiben, und dann die Schutzoperation durchgeführt wird, indem das Gate des Halbleiterelements unterbrochen wird, wird die Zufuhr des Betriebsstroms durch die Betriebsstromeinheit kontinuierlich nur für eine vorbestimmte Periode durch die Timereinheit durchgeführt. Dementsprechend wird die Unterbrechung des Gates durch die Gate-Unterbrechungsschaltung der Überhitzungsschutzeinheit aufrechterhalten, wobei die Operationen nicht wie ansonsten üblich mehrfach durchgeführt werden müssen, um das Halbleiterelement wieder einzuschalten und aufgrund einer Überhitzung zu unterbrechen, sodass ein Verschleiß des Halbleiterelements verhindert werden kann.
Wenn weiterhin die Temperaturerfassungsschaltung der Überhitzungsschutzeinheit betrieben wird, indem die Gate-Unterbrechungsschaltung eingeschaltet wird, und dann die Schutzoperation durchgeführt wird, indem das Gate des Halbleiterelements unterbrochen wird, wird die Zufuhr des Betriebsstroms durch die Betriebsstromzuführeinheit kontinuierlich nur für eine vorbestimmte Periode durch die Timereinheit durchgeführt, um die Unterbrechung des Gates durch die Gate-Unterbrechungsschalt der Überhitzungsschutzeinheit aufrechtzuerhalten. Wenn dementsprechend die Unterbrechung des Gates aufrechterhalten wird, wird das Halbleiterelement auch dann nicht eingeschaltet, wenn eine Änderung in dem PWM-Signal aus der Steuereinheit auftritt. Es kann also eine Situation verhindert werden, in der das Halbleiterelement bei einer hohen Temperatur des Halbleiterelements wieder eingeschaltet und dadurch zerstört wird.
Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben. 1 ist ein Diagramm, das eine Ausführungsform einer Steuerschaltung für eine Halbleitereinrichtung mit einer Überhitzungsschutzfunktion gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Steuerschaltung für die Halbleitereinrichtung mit der Überhitzungsschutzfunktion von 1 umfasst eine Motorsteuereinheit (ECU) 20, eine Leistungsschaltung 30, eine Timerschaltung 40, ein ODER-Gate 50, eine Gate-Betriebsschaltung 60 und eine Stromerfassungsschaltung 70.
In der Zeichnung gibt das Bezugszeichen 10 einen PWM-Einschaltschalter an und gibt das Bezugszeichen 90 zum Beispiel eine Warnleuchte an, die nicht nur bei eingeschaltetem Zündschalter, sondern auch bei ausgeschaltetem Zündschalter betrieben wird. Das Bezugszeichen 80 gibt die Halbleitereinrichtung mit der Überhitzungsschutzfunktion an.
Die Motorsteuereinheit gibt ein PWM-Signal (Pulsweitenmoduliationssignal) mit einer vorbestimmten Einschaltdauer in Übereinstimmung mit dem Betrieb des PWM-Einschaltschalter 10 aus.
Die Leistungsschaltung 30 wird in Übereinstimmung mit einem Signal aus der Timerschaltung 40 eingeschaltet, um eine VP-Leistung zu den entsprechenden Schaltungen zu führen. Die Timerschaltung 40 wird in Übereinstimmung mit dem PWM-Signal aus der ECU 20 eingeschaltet und gibt ein Signal zum Einschalten der Leistungsschaltung 30 für eine vorbestimmte Zeitdauer aus, auch wenn das PWM-Signal ausgeschaltet ist.
Das ODER-Gatter 50 führt eine ODER-Logikausgabe des PWM-Signals aus der ECU 20 und eines Erfassungssignals aus der Stromerfassungsschaltung 70 zu der Gate-Betriebsschaltung 60 zu. Die Gate-Betriebsschaltung 60 umfasst Transistoren Q1 und Q2, wobei die Transistoren Q1 und Q2 in Übereinstimmung mit der ODER-Logikausgabe aus dem ODER-Gatter 50 ein- und ausgeschaltet werden.
Dabei wird das ODER-Gatter 50 verwendet, um die ODER-Logikausgabe des PWM-Signals aus der ECU 20 und des Erfassungssignals aus der Stromerfassungsschaltung 70 zu der Gate-Betriebsschaltung 60 zuzuführen, wobei die vorliegende Erfindung jedoch nicht hierauf beschränkt ist und auch andere Logik-Gatter wie etwa ein UND-Gatter oder ein NICHT-UND-Gatter verwendet werden können. Wenn andere Logik-Gatter verwendet werden, können periphere Schaltungen dieser Logik-Gatter angeordnet sein, um eine gewünschte Logikausgabe zu erhalten.
Die Stromerfassungsschaltung 70 erfasst einen Strom IG, der zu einem Gate-Anschluss des weiter unten beschriebenen MOSFET 81 der Halbleitereinrichtung 80 mit der Überhitzungsschutzfunktion zugeführt wird, und gibt Hi aus, wenn der Wert des Stroms IG einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet.
Die Halbleitereinrichtung 80 mit der Überhitzungsschutzfunktion umfasst den MOSFET 81 des N-Ch-Typs, einen Gate-Widerstand 82, der zwischen dem Gate des MOSFET 81 und einem Gate-Anschluss G verbunden ist, eine Temperaturerfassungsschaltung 83, die zwischen der Source des MOSFET 81 und einem Source-Anschluss S verbunden ist, eine Latch-Schaltung 84 zum Zwischenspeichern der Temperaturerfassungsausgabe der Temperaturerfassungsschaltung 83 und eine Gate-Unterbrechungsschaltung 85, die zwischen dem Gate und der Source des MOSFET 81 verbunden ist und durch die Ausgabe aus der Latch-Schaltung 84 gesteuert wird. Die vorstehend genannten Schaltungen und Glieder sind auf einem einzelnen Chip montiert. Der Drain des MOSFET 81 ist mit einem Drain-Anschluss D verbunden, der wiederum mit einer +B-Stromquelle verbunden ist, und die Source des MOSFET 81 ist mit dem Source-Anschluss S verbunden. Die Überhitzungsschutzfunktion der Halbleitereinrichtung 80 wird durch das Zusammenwirken des Gate-Widerstands 82, der Temperaturerfassungsschaltung 83, der Latch-Schaltung 84 und der Gate-Unterbrechungsschaltung 85 realisiert.
2 ist ein Schaltungsdiagramm, das einen spezifischen Aufbau der oben beschriebenen Steuerschaltung der Halbleitereinrichtung mit der Überhitzungsschutzfunktion zeigt. Wie in 2 gezeigt, umfasst die Gate-Betriebsschaltung 60 Transistoren Q1 bis Q4, Widerstände R2 bis R11 und eine Diode D1.
Wenn das PWM-Signal aus der ECU 20 hoch ist, um den Transistor Q4 einzuschalten, ist die Kollektorspannung des Transistors Q4 niedrig, um den Transistor Q1 einzuschalten.
Dementsprechend wird ein Gate-Strom zu einem Widerstandspfad Rs zugeführt, wobei der Emitter-Kollektor des Transistors Q1 und der Widerstand R2 eine VP-Stromquelle bilden, sodass das Gate des MOSFET 81 über einen Widerstand R1 aufgeladen wird. Wenn also eine Spannung Vgs zwischen dem Gate und der Source des MOSFET 81 steigt und die Spannung einen Schwellwert erreicht, wird der MOSFET 81 eingeschaltet.
Weil der Transistor Q1 eingeschaltet wird und gleichzeitig auch der Transistor Q3 eingeschaltet wird, wird die Basisspannung des Transistors Q2 erhöht, um den Transistor Q2 auszuschalten. Die Diode D1 ist vorgesehen, um die Basis des Transistors Q2 zu schützen.
Wenn dagegen das PWM-Signal aus der ECU 20 niedrig ist, wird der Transistor Q4 ausgeschaltet, weist die Kollektorspannung des Transistors Q4 einen Wert der VP-Stromquelle auf und werden die Transistoren Q1 und Q3 ausgeschaltet. Wenn der Transistor Q3 ausgeschaltet ist, ist die Basis des Transistors Q2 niedrig und ist auch der Emitter der Transistors Q2 niedrig. Deshalb wird eine elektrische Ladung von dem Gate des MOSFET 81 über den Widerstand R2 und den Emitter-Kollektor des Transistors Q2 zur Erde entladen.
Wenn dabei die Spannung Vgs zwischen dem Gate und der Source des MOSFET 81 fällt und die Spannung niedriger als der Schwellwert ist, wird der MOSFET 81 ausgeschaltet. Die oben beschriebenen Operationen werden wiederholt, um einen Strom von einer +B-Stromquelle zu der Last 90 in Übereinstimmung mit einer PWM-Steuerung zuzuführen.
Die Stromerfassungsschaltung 70 umfasst einen Transistor Q5 und Widerstände Rs und R12. Wenn der Gate-Strom IG durch den Widerstands Rs erhöht wird, sodass der Spannungsabfall Rs ungefähr 0,7 V erreicht, wird der Transistor Q5 eingeschaltet und ist die Kollektor-Spannung des Transistors Q5 hoch.
Das ODER-Gatter 50 umfasst Widerstände R13 und R14. Eine Ladungspumpenschaltung 30a dient als Stromversorgungsschaltung 30, um eine Spannung der VP-Stromquelle = VB (+B-Stromquelle) + 10 V zu erzeugen.
Die Timerschaltung 40 umfasst Transistoren Q7 und Q8, Widerstände R15 bis R18 und einen Kondensator C1. Wenn das PWM-Signal hoch ist, wird der Transistor Q7 eingeschaltet und wird das Potential VC1 des Kondensators C1 gesenkt, um den Kondensator C1 aufzuladen.
Während das Potential VC1 niedriger als ein durch die Widerstände R17 und R18 gesetzter Betriebsschwellwert des Transistors Q8 ist, wird der Transistor Q8 eingeschaltet. Also auch wenn das PWM-Signal niedrig ist, wird die Versorgung der VP-Stromquelle für einige Zeit vorgesehen.
Im Folgenden wird eine Schutzoperation des MOSFET 81 beschrieben. 3 ist ein Zeitdiagramm, das die Schutzoperation erläutert. In 3 ist VB (+B-Stromquelle) auf 12 V gesetzt und ist die VP-Stromquelle auf 22 V gesetzt. Weiterhin sind die oben beschriebenen Widerstände R1, R2 und Rs jeweils auf R1 = 10 kΩ, R2 = 10 kΩ und Rs = 1,2 kΩ gesetzt.
Wenn insbesondere der PWM-Einschaltschalter 10 eingeschaltet ist und das PWM-Signal aus der ECU 20 hoch ist, wird der oben beschriebene Transistor Q7 eingeschaltet, um den Kondensator C1 zu laden, wobei das Potential VC1 niedrig ist. Dadurch wird der Transistor Q8 eingeschaltet, um die Ladungspumpenschaltung 30a zu aktivieren, und wird die PV-Stromquelle auf 22 V gesetzt.
Wenn dagegen der oben beschriebenen Transistor Q4 eingeschaltet wird und der Transistor Q1 eingeschaltet wird, ist die Ausgabe der Gate-Betriebsschaltung 60 hoch, steigt die Gate-Spannung VG des MOSFET 81 auf ungefähr 22 V und steigt die Source-Spannung des MOSFET 81 auf ungefähr 12 V.
In Übereinstimmung damit fließt der Gate-Strom IG, um den MOSFET 81 einzuschalten, und wird ein Betriebsstrom von der +B-Stromquelle zu der Last 90 zugeführt. Wenn der MOSFET 81 beginnt, eingeschaltet zu werden, wird ein Ladestrom von ungefähr 1 mA für mehrere Mikrosekunden bis mehrere zehn Mikrosekunden zu dem Gate zugeführt. Deshalb erreicht der Spannungsabfall des Widerstands Rs während dieser Periode 0,7 V oder mehr und ist die Ausgabe (der Kollektor der Transistors Q5) der Stromerfassungsschaltung 70 hoch. Weil jedoch während dieser Periode das PWM-Signal hoch ist, wird die Einschaltoperation des MOSFET 81 nicht beeinflusst.
Wenn das PWM-Signal aus der ECU 20 niedrig ist, ist auch die Ausgabe der Gate-Betriebsschaltung niedrig, um den MOSFET 81 auszuschalten, und fällt VS auf 0 V. Dabei wird der Transistor S7 eingeschaltet, wobei jedoch das Potential VC1 des Kondensators C1 für einige Zeit niedrig bleibt. Der Transistor Q8 wird also eingeschaltet und der Wert der VP-Stromquelle bleibt bei 22 V. Weil die Stromerfassungsschaltung 70 bei einer niedrigen Gate-Ausgabe nicht betrieben wird, bleibt die Stromerfassungsausgabe niedrig.
Eine Unterbrechung des MOSFET 81 aufgrund einer Überhitzung entsteht, wenn der MOSFET 81 eingeschaltet wird. Wenn der MOSFET 82 während des Ausschaltens extern erhitzt wird und die Temperatur einen Schwellwert übersteigt, unterbricht die Temperaturerfassungsschaltung 83 des MOSFET 81 den MOSFET 81 nur dann, wenn eine Spannung gleich oder größer dem Betriebsschwellwert an dem Gate des MOSFET 81 angelegt wird.
Wenn die Temperaturerfassungsschaltung 83 des MOSFET 81 betrieben wird, um die Gate-Unterbrechungsschaltung 85 einzuschalten, weil ein Teil zwischen dem inneren Gate und der Source des MOSFET 81 kurzgeschlossen ist, wird der Gate-Strom IG von ungefähr 1 mA zugeführt und fällt die Gate-Spanung VG auf ungefähr 10 V.
Weil danach die Gate-Spannung des MOSFET 81 herausgezogen wird, wird der MOSFET 81 ausgeschaltet. Dabei wird der Gate-Strom IG von ungefähr 1 mA zugeführt, sodass der Spannungsabfall des Widerstands Rs ungefähr 0,7 V oder höher ist, und ist die Ausgabe der Stromerfassungsschaltung 70 hoch.
Auch wenn in diesem Zustand das PWM-Signal aus der ECU zu einem niedrigen Wert gesenkt wird, gibt die Gate-Betriebsschaltung 60 kontinuierlich eine hohe Ausgabe in Übereinstimmung mit einer ODER-Logik mit der hohen Ausgabe der Stromerfassungsschaltung 70 aus, weil der Wert der VP-Stromquelle auf 22 V gehalten wird.
Deshalb wird der Gate-Strom IG von ungefähr 1 mA kontinuierlich zu dem MOSFET 81 zugeführt, sodass der MOSFET 81 eine Unterbrechungsoperation aufrechterhält. Auch wenn danach eine Änderung in dem PWM-Signal auftritt, wird die Unterbrechung des MOSFET 81 aufrechterhalten.
Wenn eine Periode, während welcher das PWM-Signal aus der ECU niedrig ist, eine bestimmte Zeitdauer überschreitet, ist das Potential VC1 des Kondensators C1 höher als die Spannung des Betriebsschwellwerts des Transistors Q8, sodass der Transistor Q8 ausgeschaltet wird und die Ladungspumpenschaltung 30a gestoppt wird. Der Wert der VP-Stromquelle ist also gleich 0V und die Gate-Spannung VG ist ebenfalls niedrig, sodass die Überhitzungs-Unterbrechung nicht aufrechterhalten wird.
Weil die Temperatur des MOSFET 81 während einer Timer-Periode fällt, besteht auch dann, wenn das PWM-Signal erneut eingegeben wird, um den MOSFET 81 aufgrund einer Überhitzung zu unterbrechen, nur eine geringe Gefahr, dass eine Wärmespeicherung aufgrund des Anstieges von der bereits erhöhten Temperatur wie in einem gewöhnlichen Fall auftritt und der MOSFET 81 zerstört wird.
Die Timer-Periode kann wenigstens länger als eine PWM-Periode sein. Um jedoch die Zuverlässigkeit zu erhöhen, kann eine Zeit vorgesehen werden, die ausreicht, damit die Temperatur, bei der der MOSFET 81 aufgrund einer Überhitzung unterbrochen wird, zu einer Temperatur in der Umgebung der Einrichtung zurückkehrt.
Wie oben beschrieben wird in dieser Ausführungsform der MOSFET 81 als Halbleiterelement, das Strom von der +B-Stromquelle zu der Last zuführt, durch das PWM-Signal aus der als Steuereinheit dienenden ECU 20 ein- und ausgeschaltet. Aus der als Betriebsstromzuführeinheit dienenden Leistungsschaltung 30 wird der Betriebsstrom zu der Überhitzungsschutzeinheit zugeführt, die die Temperaturerfassungsschaltung 83 zum Erfassen eines Temperaturanstiegs des einen Chips, die Latch-Schaltung 84 zum Zwischenspeichern der erfassten Ausgabe der Temperaturerfassungsschaltung 83 und die Gate-Unterbrechungsschaltung 85 zum Unterbrechen der Eingabe an dem Gate des MOSFETs 81 in Übereinstimmung mit der Latch-Schaltung 84 umfasst, die alle auf dem einen Chip montiert sind. Die Temperaturerfassungsschaltung 83 der Überhitzungsschutzeinheit wird also betrieben, um die Gate-Unterbrechungsschaltung 85 einzuschalten. Wenn dann die Schutzoperation ausgeführt wird, indem das Gate des MOSFET 81 unterbrochen wird und die ECU 20 das PWM-Signal nicht zuführt, wird die Zufuhr des Betriebsstroms durch die Leistungsschaltung 30 kontinuierlich für nur eine vorbestimmte Periode durch die Timerschaltung 40 als Timer-Abschnitt durchgeführt.
Wenn in diesem Fall die Stromerfassungsschaltung 70 den zu dem MOSFET 81 zugeführten Gate-Strom IG erfasst und der Wert des Stroms einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet, gibt die Stromerfassungsschaltung ein Erfassungssignal aus. Wenn das ODER-Gatter 50 als Logik-Gatter ein ODER (eine logische Addition) des Erfassungssignals der Stromerfassungsschaltung 70 und des PWM-Signals aus der ECU 20 ausgibt, betreibt die Gate-Betriebsschaltung 60 als Betriebsschaltung den MOSFET 81 in Übereinstimmung mit der Ausgabe aus dem ODER-Gate 50.
Wenn also die Temperaturerfassungsschaltung 83 der Überhitzungsschutzeinheit betrieben wird, um die Gate-Unterbrechungsschaltung 85 einzuschalten, wird die Schutzoperation durchgeführt, indem das Gate des MOSFET 81 unterbrochen wird, wobei die ECU 20 das PWM-Signal nicht zuführt, sodass die Zufuhr des Betriebsstroms durch die Leistungsschaltung 30 kontinuierlich nur für eine vorbestimmte Periode durch die Timerschaltung 40 durchgeführt wird. Weil also der übliche Aufbau, in dem der Ausgabezustand des Halbleiterelements abgerufen wird, um zu entscheiden, ob die Schutzoperation durchgeführt wird oder nicht, und um die PWM-Steuerung des Halbleiterelements zu stoppen, nicht erforderlich ist, kann die Schaltung vereinfacht und kompakt vorgesehen werden.
Wenn die Temperaturerfassungsschaltung 83 der Überhitzungsschutzeinheit betrieben wird, um die Gate-Unterbrechungsschaltung 85 einzuschalten, und dann die Schutzoperation durchgeführt wird, indem das Gate des MOSFET 81 unterbrochen wird, wird die Zufuhr des Betriebsstroms durch die Leistungsschaltung 30 kontinuierlich nur für eine vorbestimmte Periode durch die Timerschaltung 40 durchgeführt. Dementsprechend wird die Unterbrechung des Gates durch die Gate-Unterbrechungsschaltung 85 der Überhitzungsschutzeinheit aufrechterhalten, wobei die mehrfach wiederholten Operationen aus dem Stand der Technik zum Einschalten und Schützen des Halbleiterelements vor einer Überhitzung nicht erforderlich sind, sodass ein Verschleiß des MOSFET 81 verhindert werden kann. Weil in diesem Fall ein Verschleiß des MOSFET 81 verhindert wird, kann die Zuverlässigkeit des MOSFET 81 verbessert werden.
Wenn weiterhin die Temperaturerfassungsschaltung 83 der Überhitzungsschutzeinheit betrieben wird, um die Gate-Unterbrechungsschaltung 85 einzuschalten, und dann die Schutzoperation durchgeführt wird, indem das Gate des MOSFET 81 unterbrochen wird, wird die Zufuhr des Betriebsstroms durch die Leistungsschaltung 30 kontinuierlich nur für eine vorbestimmte Periode durch die Timerschaltung 40 durchgeführt, um die Unterbrechung des Gates durch die Gate-Unterbrechungsschaltung 85 der Überhitzungsschutzeinheit aufrechtzuerhalten. Wenn dementsprechend die Unterbrechung des Gates aufrechterhalten wird, wird der MOSFET 81 auch dann nicht eingeschaltet, wenn eine Änderung in dem PWM-Signal aus der ECU 20 auftritt. Dadurch kann eine Situation verhindert werden, in der der MOSFET 81 bei hoher Temperatur erneut eingeschaltet und dadurch zerstört wird.
Weil in dieser Ausführungsform eine ursprünglich in der Überhitzungsschutzeinheit vorgesehene Unterbrechungs- und Zwischenspeicherfunktion effektiv genutzt wird, um die Schutzoperation durchzuführen, muss eine derartige Steuerung nicht wie im Stand der Technik erfassen, dass der durch den Ausgabezustand-Erfassungsteil erfasste Source-Ausgabezustand für m Male oder n Sekunden niedrig (d.h. gleich einer logischen O) ist, und die PWM-Steuerung des MOSFET stoppen.
Weil in dieser Ausführungsform die PWM-Steuerung durch die ECU 20 ausgeführt wird, die nicht durch ein störendes Rauschen beeinträchtigt wird, kann keine Situation wie im Stand der Technik entstehen, in der über den Strom aus der Leistungsschaltung ein störendes Rauschen empfangen wird und dadurch eine fehlerhafte Unterbrechung des MOSFET 81 oder eine Fehlfunktion der Last 90 verursacht wird.
Weil in dieser Ausführungsform das PWM-Signal von der ECU 20 in Übereinstimmung mit der Betätigung des PWM-Einschaltschalters 10 zugeführt wird, wird die Stromzufuhr aus der Leistungsschaltung 30 auch dann für eine vorbestimmte Zeit durch die Timerschaltung 40 aufrechterhalten, wenn der Aufbau dieser Ausführungsform auf eine Last 90 wie etwa eine Warnleuchte angewendet wird und der Zündschalter ausgeschaltet ist. Während also die Schutzoperation durchgeführt wird, wird der MOSFET 81 nicht wiederholt ein- und ausgeschaltet, wodurch eine Beschleunigung des Verschleißes des MOSFET 81 unterdrückt wird.
Wie oben beschrieben wird in dieser Ausführungsform die Ausgabe der Stromerfassungseinheit 70 verwendet, um vor einer Überhitzung der Halbleitereinrichtung 80 während des Betreibens einer Last wie etwa einer Warnleuchte zu schützen, wobei die vorliegende Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist und die Ausgabe der Stromerfassungsschaltung 70 auch zu einer externen ECU eines anderen elektrischen Systems oder zu einem Betriebssystem für eine andere Steuerung ausgegeben werden kann.
In dieser Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, in dem die Halbleitereinrichtung 80 mit der Überhitzungsschutzfunktion auf der vorgeordneten Seite der Last 90 vorgesehen ist, wobei die vorliegende Erfindung jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt ist. Wie in 4 gezeigt, kann ein nachgeordneter Schaltschaltungsaufbau verwendet werden, in dem die Halbleitereinrichtung 80 mit der Überhitzungsschutzfunktion auf der nachgeordneten Seite der Last 90 vorgesehen ist.
Weil in diesem Fall der MOSFET 81 dazu dient, die Stromzufuhr zu der Last 90 von der +B-Stromquelle ein- und auszuschalten, ist keine Ladungspumpenschaltung 30a erforderlich und kann der Transistor Q8 als Ausgang der Timerschaltung 40 und der Leistungsschaltung 30 dienen.
Weiterhin wird in dieser Ausführungsform ein Beispiel beschrieben, in dem ein MOSFET 81 des N-Ch-Typs verwendet wird, wobei die vorliegende Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist. Wie in 5 gezeigt, kann ein MOSFET 81a des P-Ch-Typs verendet werden. Wenn in diesem Fall eine PWM-Eingabe aus einer ECU 20 niedrig ist, ist auch die Ausgabe einer Gate-Betriebsschaltung 60 niedrig, um den MOSFET 81a einzuschalten.
In diesem Fall ist ein Transistor Q8 einer Leistungsschaltung 30 auf einer Erdungsseite vorgesehen und ist der Widerstand Rs auf einer Seite (auf der Seite des Transistors Q2) vorgesehen, zu der ein Gate-Strom IG zugeführt wird.
Die Steuerschaltung der Halbleitereinrichtung mit der Überhitzungsschutzfunktion der vorliegenden Erfindung kann auf die Steuerung eines Überhitzungsschutzes in einem Fahrzeugnetzwerk, das etwa CAN (Controller Area Network) verwendet, angewendet werden.

Claims

Steuerschaltung für eine Halbleitereinrichtung (80) mit integrierter Überhitzungsschutzfunktion, wobei die Halbleitereinrichtung (80) aufweist: ein Halbleiterelement (81), das dazu eingerichtet ist, einer Last (90) Strom von einer Stromquelle zuzuführen, eine Überhitzungsschutzeinheit (83, 84, 85) mit einem Temperaturerfassungsabschnitt (83) zur Detektion einer Überhitzung des Halbleiterelements (81), einem Latch-Abschnitt (84) zur Speicherung einer von dem Temperaturerfassungsabschnitt (83) detektierten Überhitzung und einem Gate-Unterbrechungsabschnitt (85) zur Unterbrechung einer Ansteuerung des Halbleiterelements (81), wenn in dem Latch-Abschnitt(84) eine Überhitzung gespeichert ist, wobei die Steuerschaltung des Weiteren aufweist: einen Steuereingang, über den ein PWM-Signal zum Ein- und Ausschalten der Halbleitereinrichtung (80) zuführbar ist, eine Betriebsstromzuführeinheit (30), die einen Betriebsstrom zum Betreiben der Überhitzungsschutzeinheit (83, 84, 85) zuführt, und eine Timereinheit (40), die dazu eingerichtet ist, die Betriebsstromzuführeinheit (30) dazu zu veranlassen, den Betriebsstrom für eine vorbestimmte Zeitspanne zuzuführen, nachdem die Zufuhr des PWM-Signals zum Ein- und Ausschalten der Halbleitereinrichtung (80) gestoppt wurde, wenn der Gate-Unterbrechungsabschnitt (85) die Ansteuerung des Halbleiterelements (81) unterbrochen hat.
Steuerschaltung nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch: einen Stromerfassungsabschnitt (70), der den der Halbleitereinrichtung (80) zugeführten Betriebsstrom erfasst und ein Stromerfassungssignal ausgibt, wenn der Wert des Betriebsstroms einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet, ein Logik-Gatter (50), das eine logische Addition des Stromerfassungssignals und des PWM-Signals ausgibt, und einen Betriebsabschnitt (60), der die Halbleitereinrichtung (80) auf Basis der von dem Logik-Gatter (50) ausgegebenen logische Addition betreibt.
Steuerschaltung nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend eine Steuereinheit (20), die dazu eingerichtet ist, das PWM-Signal zu erzeugen und dieses, in Abhängigkeit von der Stellung eines Schalters (10), über den Steuereingang zuzuführen.
Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiter-element (81), der Temperaturerfassungsabschnitt (83), der Latch-Abschnitt(84) und der Gate-Unterbrechungsabschnitt (85) gemeinsam auf einem einzelnen Chip ausgebildet sind.